多功能时钟详细设计说明书.doc

数字钟详细设计说明书 1引言1.1编写目的本概要设计说明书是针对电子实习的课程作业而编写.目的是对选题进行总体设计,在明确系统需求的基础上划分系统的功能模块,进行系统开发的分工,明确各模块间的接口,为进行后面的详细设计和实现作准备.本概要设计说明书的预期读者为本项目小组的成员以及对该选题感兴趣的同学和指导老师。1.2背景a 实践题目的名称：基于VHDL语言的数字钟设计（年、月、日、时、分、秒、秒表、闹铃）。b 本项目的任务提出者、开发者、用户和实现该设计的环境：基于VHDL硬件描述语言的数字钟设计在window 2000操作系统下，基于VHDL硬件描述语言，运用MAXPLUS2软件及CPLD软件下载，试验板为CPLDEE4系列实验开发系统，仿真芯片用Altera FLEX10K系列的EP1K100QC208-3。由于这是一个在实验室环境下完成的课程设计，预期的用户是数字钟设计的爱好者。1.3定义Clr： 时间清零 ： P94 Clr+Sclock： 秒表清零： P94+P96Clr+Data： 年月日初始化： P94+P97Clock： 闹钟显示： P95 Sclock： 秒表显示： P96 Data： 年月日显示： P97H_add： 调整时间（小时）： P99M_add： 调整时间（分钟）： P100Clock+hclock： 调整闹钟小时： P95+P101Clock+hclock： 调整闹钟分钟： P95+P102Pause： 秒表暂停： P96+P103Data+hclock： 调整年： P97+P101Data+mclock： 调整月： P97+P102Data+pause： 调整日： P97+P1031.4参考资料【1】、付惠生.复杂可编程逻辑器件与应用设计，中国矿业大学出版社，2003【2】、曾繁泰，陈美金.VHDL程序设计，清华大学出版社，2000【3】、王小军.VHDL简明教程，清华大学出版社，19982所设计系统的结构模块名称功能模块1P1时钟CLK模块2P2秒的设置模块3P3分钟的设置模块4P4小时的设置模块5P5毫秒计数器模块6P6秒计数器模块7P7设置闹钟模块8P8闹钟蜂鸣模块9P9闰年，平年的判定模块10P10年月日的显示与设置模块11P11动态扫描模块12P12选择对应的位BCD模块13 年第一位译码模块14年第二位译码模块15年第三位译码模块16年第四位译码模块17SEG3-SEG6段7段译码器模块18SEG7-SEG10段7段译码器3模块（标识符）设计说明3.1模块描述数字钟的初始值为：时间：00时00分00妙闹钟：0时0分秒表：0毫秒年月日：2000年01月01日1. 时间模块：输入：P99：调整小时；P100：调整分钟输出：时、分、秒调整了时间后，显示时间 时、分、秒2、闹钟模块输入：P95：时间闹钟切换；调整闹钟小时：P95+P101；调整闹钟分钟：P95+P102输出：闹钟 时、分3、 秒表模块输入：P96：时间秒表切换，P103键暂停输出：秒表时间4、 日历模块输入：P97：时间/日历切换； P97+P101：调整年； P97+P102：调整月； P97+P103：调整日输出：显示日历 年、月、日3.2功能用VHDL设计一个多功能数字钟，包含以下主要功能：1 时间：显示及校时，时间为24小时制2日历：显示年月日，及设定功能；3秒表：启动/停止/保持显示/清零；4闹钟：设定闹钟时间，由蜂鸣器闹铃。 当闹钟时间到达，蜂鸣器闹铃时，可以按下P95Clock按钮关闭蜂鸣器；年月日自动计算闰年及每个月的天数。（二）输入输出界面输入：系统时钟输入，9个按键输出：8位7段码，8个LED，一个蜂鸣器（三）仿真实验条件要求试验板为CPLDEE4系列实验开发系统，仿真芯片用Altera FLEX10K系列的EP1K100QC208-3。大部分仿真在计算机上用Maxplus和下载软件CPLD完成。当认为运行比较理想时，按照的管脚定义，分配好管脚，编译成可下载的文件，做下载试验。3.3性能本数字钟采用实验板上提供的40MHz晶振提供振荡频率，按分频得1000Hz作毫秒信号完成秒表功能，分频得1Hz做时钟信号；所以本数字钟的精度是比较高的。具有时间的显示、闹钟、秒表及年月日显示与调整的功能。对一般的数字钟而言，这样的功能是比较完善的。在灵活性方面，调整也都比较方便，简单易用。3.4输人项本数字钟有九个输入按键。九个按键从左到右为：P94，P95， P96, P97 ，P99，P100，P101，P102，P103 功能在不同模式下定义不同： Clr： 时间清零 ： P94 Clr+Sclock： 秒表清零： P94+P96Clr+Data： 年月日初始化： P94+P97Clock： 闹钟显示： P95 Sclock： 秒表显示： P96 Data： 年月日显示： P97H_add： 调整时间（小时）： P99M_add： 调整时间（分钟）： P100Clock+hclock： 调整闹钟小时： P95+P101Clock+hclock： 调整闹钟分钟： P95+P102Pause： 秒表暂停： P96+P103Data+hclock： 调整年： P97+P101Data+mclock： 调整月： P97+P102Data+pause： 调整日： P97+P1033.5输出项 输出有8个LED显示，采用动态扫描的方法，取实验板上的动态扫描数码管SEG3-SEG10。当闹钟到达时，蜂鸣器鸣叫。 8位7段码从左到右编号为18 SEG10SEG9SEG8SEG7SEG6SEG5SEG4SEG33.6算法1、 时分秒的设置我们以24小时周期制显示时间，当然运用众所周知的时间转化公式：1小时=60分，1分=60秒。2、 秒表的功能为了完善数字钟的功能，我们添加了秒表的功能，此进程除运用了时分秒的设置中转换的公式外，还有：1秒=1000毫秒。3、 年月日的显示与调整功能平年中一年365天，闰年中一年366天。一年有12个月，除2月份外，其余的有大月（31天）和小月（30天）之分。一天24小时，每当时间显示由23时59分59秒转换为00时00分00秒时，日数就会自动加1，当加到本月的最后一天时，月份就会自动加1，由于月份是12周期制，当年月日显示由12月31日转到01月01时年份自动加1。4、闰年、平年的判断年月日的显示与自动调整中，考虑到闰平年中2月分别为28和29天，我们对所显示的年份中有一个闰平年的判断。闰年的判断如下：1、 能被4整除但不能被100整除的整数；2、 能被400整除的整数；能够满足以上两种情况之一的就是闰年，该年份中的2月只有29天；其他的均为平年，2月有28天。3.7限制条件对系统实现数字钟而言，由于功能并无苛刻要求，所以在实现时，并无严格的限制条件。3.8测试计划在设计数字钟的期间，我们对数字钟作了多次测试与改进，先实现了时间