电子时钟数电实习报告.docx

北华大学 数字电子实习报告报时式数字钟姓 名： 张悦班 级： 通信14-2学 号： 201416060231院 系： 电气信息工程学院指导教师： 邹彦实习日期： 2016年5月16日20日目 录一、 实习目的和任务.1二、 软件介绍.2三、 电路设计.4四、 原理图与仿真结果.5五、 实习体会.14六、 参考文献.15七、 教师评语.16一、 实习目的和任务1、实验目的1）熟悉QuartusII 软件的使用， 初步掌握完成电路设计的基本步骤： 建立工程、 输入、编译、仿真和下载 。2）初步掌握图形输入的基本方法。3）掌握用数字可编程逻辑器件实现基本电路的设计过程和设计方法，如：报时式数字钟的设计。 4）培养学生严谨、细致、实干的科学作风，要求必须独立完成设计电路、完成调试及总结报告的全过程。 2、实验任务利用QuartusII设计并实现报时式数字钟。要求如下：1）数字钟能够显示24进制时、60进制分、60进制秒。2）数字钟能够于每小时的59分51秒开始进行报时，往后每两秒进行一次报时，一共进行五次报时且最后一声发高音。3）采用层次化、原理图设计、并对各模块进行功能仿真；4）对所完成的设计进行编译、综合、编程下载，并完成硬件调试。二、软件介绍Altera 的QuartusII 可编程逻辑软件属于第四代PLD 开发平台。 Altera 是世界上最大可编程逻辑器件的供应商之一， QuartusII 作为一种可编程逻辑的设计环境, 由于其强大的设计能力和直观易用的接口，越来越受到数字系统设计者的欢迎。QuartusII 设计软件是业界唯一提供FPGA 和固定功能HardCopy 器件统一设计流程的设计工具，界面友好，使用便捷， 在QuartusII 上可以完成设计输入、 元件适配、 时序仿真和功能仿真、 编程下载等整个设计流程。（1）开放的界面QuartusII 具有开放性、多平台、完全集成化、丰富的设计库、模块化工具等特点，支持原理图、VHDL、VerilogHDL 以及 AHDL（AlteraHardwareDescription Language）等多种设计输入形式 （本书主要针对原理图输入的设计方法进行讲解） ， 内嵌自有的综合器以及仿真器，可以完成从设计输入到硬件配置的完整PLD 设计流程。（2）与结构无关QuartusII支持Altera公司的MAX3000A系列、 MAX7000系列、 MAX9000系列、 ACEX1K 系列、APEX 20K 系列、APEX II 系列、FLEX 6000 系列、FLEX 10K 系列，支持MAX7000/MAX3000 等乘积项器件。支持 MAX II CPLD 系列、Cyclone 系列、Cyclone II、StratixII 系列、 StratixGX 系列等。 此外， QuartusII 通过和DSPBuilder 工具与Matlab/Simulink相结合，可以方便地实现各种DSP 应用系统；支持Altera的片上可编程系统（SOPC）开发，集系统级设计、嵌入式软件开发、可编程逻辑设计于一体，是一种综合性的开发平台，提供了世界上唯一真正与结构无关的可编程逻辑设计环境。 使用者无需精通器件内部的复杂结构，只需用自己熟悉的设计输入工具，如原理图或硬件描述语言进行设计。QuartusII 将这些设计转换为目标结构所要求的格式，设计处理一般在数分钟内完成。（3）完全集成化QuartusII 的设计输入、 处理与较验功能全部集成在统一的开发环境下， 这样可以加快动态调试、缩短开发周期。（4）丰富的设计库QuartusII 提供丰富的库单元供设计者调用， 支持IP 核， 包含了LPM/MegaFunction 宏功能模块库，用户可以充分利用成熟的模块，简化了设计的复杂性、加快了设计速度。QuartusII 软件还允许设计人员添加自己认为有价值的宏功能模块，充分利用这些逻辑功能模块，可大大减少设计工作量。（5）模块化工具设计人员可以从各种设计输入、处理和较验选项中进行选择从而使设计环境用户化。3、 电路设计1 启动QuartusII 软件2 启动FileNewNew Quartus II Peoject 菜单，建立新工程。3 新建原理图文件，打开原理图编辑器，进入原理图编辑状态。4 按照所设计的原理图在编辑区内画出，进行编译。完整电路图如图所示。5 按照实验箱外设对照表锁定管脚并下载到目标芯片。（1）报时式数字钟电路设计时钟电路由防抖动模块；分频模块；报时模块；时、分、秒计数模块；动态显示模块LED_display共4个模块组成。各模块组成报时式数字钟电路如图一所示。图一、报时式数字钟电路原理图4、 原理图与仿真结果（1） 防抖动模块图二A、CLOCK_I防抖动电路原理图图二B、CLOCK_I防抖动电路封装图（2） 分频模块图三A、 CLOCK_Q原理图图三B、 CLOCK_Q封装图（3） 时间计数器模块时间计数器模块由24进制时、60进制分、60进制秒计数器及一个数据选择器控制模块组成。1）24进制时计数器24进制时计数器由两片74SL160并联使用置数法构成，电路原理图如图四所示。图四A、CLOCK_H时计数器电路原理图图四B、 CLOCK_H时计数器电路分装图2）60进制分计数器 60进制分计数器由两片74SL160并联使用置数法构成，电路原理图如图五所示。图五A、CLOCK_M分计数器电路原理图图五B、CLOCK_M分计数器封装图3）60进制秒计数器60进制秒计数器由两片74SL160并联使用置数法构成，电路原理图如图六所示。图六A、CLOCK_S秒计数器电路原理图图六B、CLOCK_S秒计数器电路封装图4） 控制模块 控制模块控制整个时钟系统工作，调时，清零等功能，原理图如图七。图七A、CLOCK_E控制模块电路原理图图七B、CLOCK_E控制模块电路封装图（4） 报时模块 报时模块用来控制高（CLK1K）、低（CLK500）音信号的输出报时电路原理图如图八所示：图八A、CLOCK_Y报时模块电路原理图图八B、CLOCK_Y报时模块电路封装图（5）动态显示模块LED_displayLED_disply为6位数码管的动态显示电路，由六进制计数器（74161）、8选1数据和7段译码器（7448）组成。其电路原理如图九所示。Display_1Display_2图九A、Display显示模块原理图图九B、Display显示模块封装图 实验结果 连接硬件电路，将分配引脚的电路图编译之后下载到试验箱中，实物效果如下图所示：实验结果显示五、实习体会这学期，我们进行了为期一周的数字电子技术实习，对于数字电子我们不仅开设课程、实验、这次还进行了实习。这一课程设计使我们将课堂上的理论知识有了进步的了解，并增强了对数字电子技术这门课程的兴趣。了解了更多电子元件的工作原理，如：74LS160、74LS161、74LS138、74LS148、74LS151、74LS194等。同时也发现自己对数电知识和电子设计软件掌握得不够。其次在此次设计过程中由于我们频繁的使用一电子设计软件如：QuartusII 。因此使我进一步熟悉了软件的使用，同时在电脑的电子设计和绘图操作上有了进一步提高。 我认识到：数电设计每一步都要细心认真，因为任何一步出错的话，都会导致后面的环节发生错误。在设计过程中遇到了一些问题，尤其是在下载的时候，总出现失败，使得我查找各种相关资料，在增长知识的同时增强解决问题和动手的能力，锻炼我做事细心、用心、耐心的能力。这一课程设计，使我向更高的精神和知识层次迈向一大步。在以后的学习生活中，我会努力学习，培养自己独立思考的能力，积极参加多种设计活动，培养自己的综合能力，从而使得自己成为一个有综合能力的人才而更