文献综述-基于fpga的数字钟控制器设计

四川理工学院毕业设计文献综述基于FPGA的数字钟控制器设计学生史凯学号10021050117专业电子信息科学与技术班级电科20101指导教师徐金龙四川理工学院自动化与电子信息学院二O一四年三月1研究的目的及意义近年来，随着我国科技的不断发展，我国经济发展的支柱产业电子产业获得长足发展，近年来各种电子产品琳琅满目，随处可见，随着电子产品的更新速度的加快，各种功能强大，款式新颖的电子产品不断问世。电子时钟便是这一发展趋势中的代表，各种功能的电子时钟应有尽有，且功能不断更新。电子时钟的研究也成为大多数相关专业的学生以及研究人员争先研究的对象，本人根据长时间对市场的关注和对同行对电子时钟的研究，总结前人以有经验特提出此项目设计，此项目结合了前人对电子时钟的研究成果，具有功能强大，设计人性化的特点。此项目的制作，对提高在校大学生的科研能力以及丰富大学生课外生活具有重要意义。数字钟已成为人们日常生活中必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使数字钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。尽管目前市场上已有现成的数字钟集成电路芯片出售，价格便宜、使用也方便，但鉴于单片机的定时器功能也可以完成数字钟电路的设计，因此进行数字钟的设计是必要的。在这里我们将已学过的比较零散的数字电路的知识有机的、系统的联系起来用于实际，来培养我们的综合分析和设计电路，写程序、调试电路的能力。一寸光阴一寸金，寸金难买寸光阴。从古至今，时间是人们生活中不可缺少的重要伴侣。如果没有时间的概念，社会将停滞不前。从古代的圭表、水漏，到后来的机械钟表以及当今的电子钟，都充分显现出了时间的重要。因此利用当今先进的科技致力于电子钟的研究将能更好的服务于人们的生活。电子钟主要是利用现代电子技术将时钟电子化、数字化。与传统的机械钟相比，具有时钟精确、显示直观、无机械传动装置等优点，因而得到广泛应用。另外，在生活和工农业生产中，人们对电子钟的功能又提出了诸多要求报时、闹钟、日历、温度显示，这就需要电子时钟的多功能性。从FPGA电子时钟近年的发展趋势来看，正朝着多层次用户、多品种、多规格、高精度、小体积、低能耗等方面发展。在这种趋势下，时钟的数字化，智能化已经成为现代时钟生产研究的主导设计方向。带有时钟功能的电子产品和电子设备进年来广泛地出现在国内外市场中。例如奥运会倒计时显示屏、铁路安全显示屏、生产线看板、体育比赛记时屏、大型室外高亮度时钟等，这类产品覆盖银行、医院、地铁车站、体育运动、电视台、监控系统、高大建筑物等行业。作为一种人机接口方式，语音比LCD，鼠标键盘等设备更易于使用。而在设计里加上语音提示、音乐或者其他语音功能，还使得设计显得既人性化又有趣，不但能提高开发者的兴趣和积极性，同时也能让设计作品与众不同，从而得到了各界领域的广泛应用所以对语音的研究有很大的实际意义。2数字钟的发展历史及趋势为完成此设计，我复习以前学习过的很多课程，查阅的好多数据库和网络图书馆，如中国学术期刊数据库，中文科技期刊数据库，万方数字化期刊，独秀知识库文献，超星数字图书馆，中国标准服务网等。也在图书馆查阅了很多相关的书籍。我主要通过标题与年期进行检索，还加上一些简单的检索式进行筛选文献。此外，还通过索引进行较全面的检索，得到了与此相关的各种文献。按照时钟的发展进程可将与智能时钟相关的文献分为以下几类21纯数字电路实现的电子时钟张帆荣，高岳与2010/9/5在科技向导上发表的基EWB的电子时钟设计的论文，集成电路制造技术日新月异，电子电路的设计日趋复杂，利用电脑辅助设计进行电路模拟与分析，并进行输入与输出信号响应的验证，可有效地节省产品开发的时间和成本。本文在EWB仿真软件的基础上设计的电子时钟，是由数学集成可以使该电子时钟的功能更加完善，因此渴望得到广泛使用。设计特点该电子时钟的设计无需编程语言，利用了基本的集成芯片及电路元件，具有性能可靠的特点，但实现不仅造价很高、设计麻烦，且后期的调试与验证会有很多连线与布局的问题，此方法已经很不实用了。22基于单片机的电子时钟按不同的功能可分为以下几类221具有红外控制功能的智能时钟系统（1）朱斌，谭勇，奂光晓于2008/01在机电产品开发与创新上发表的篇名为基于红外遥控的智能时钟设计与实现的文章。采用集成电路芯片DS1302和单片机AT89C2051对红外遥控智能时钟进行实现，完成了系统各模块接12电路的设计并对系统的各功能模块进行编程实现。基于红外遥控的智能时钟除具有时间显示、定时、掉电保护等功能外，还具有红外遥控功能。（2）徐娜于2010年第10期农业网络信息发表的基于红外遥控技术的数字时钟设计一文。该设计的控制核心是AT89C51芯片配以5V8段8位共阳极LED数码管、5V压电式蜂鸣器和12MHZ的晶体振荡器所组成的红外遥控数字时钟。设计特点该红外遥控数字时钟在实现功能的基础上，能够做到采用的技术适当，应用起来简单、方便，解决了以往电子钟挂在高处使用时,时间设置困难和没有掉电保护的难题,但单片机制作的主控板受制版工艺、布局结构、器件质量等因素的影响导致抗干扰能力差，故障率高。222带有时钟芯片的高精度时钟（1）王学忠在科技信息期刊2012/2/25/上发表的题名为用实时时钟芯片DS12C887设计高精度时钟的文章，该设计主要以单片机为核心，采用专门的时钟芯片DS12C887和LED1602液晶芯片，具有电路设计简单，结构合理等优点，更重要的是该时钟芯片有断电时间不停，再次上电时间任然能准确显示在液晶上的优点。（2）陶忠耀在科技传播2013/07/23期上发表的题为基于AT89C51单片机的数字时钟设计的论文。本文介绍一款由AT89C51单片机，DS1302时钟芯片，LCD1602字符液晶显示器构成的数字时钟的设计，通过单片机对DS1302的读写操作。设计特点该思路下通过程序改变和硬件增加可以扩充它的功能和应用场合，比如实现实时温度湿度的获取与显示；带定时的闹钟设计等，但程序比较难写，对环境依赖性强,开发周期长。23基于FPGA的电子时钟（1）包本刚，朱湘萍2008/11/15写的基于EDA技术的多功能数字时钟的ASIC设计。此文献采用EDA技术设计一个在FPGA芯片上实现的数字时钟，数字时钟的输入设备是一个4X4的编码键盘，输出设备是用于显示的15个七段数码管、若干LED的指示灯及蜂鸣器，内部功能模块分为三部分综合计时电路、显示控制电路、调整控制电路。其中综合计时电路用于完成各种计时功能，显示控制电路用于完成计时结果的显示，调整控制电路用于调整计时系统的有关参数。（2）宋克柱在2008/09/20上发表的题为基于FPGA的数字时钟设计的论文。该文介绍一种基于FPGA的数字时钟设计方法DCM（数字时钟管理器）。DCM使用完全数字反馈系统确保多个时钟同步，使用完全数字延迟线技术可以精确控制时钟的频率和相位。用户可以编程控制时钟任意倍频和分频及任意相位移动，使用方便可靠。该设计特点PLC是经过几十年实际应用中检验过的控制器，其抗干扰能力强，故障率低，易于设备的扩展，便于维护，开发周期短，但成本相对单片机要高。3总结人们很早以前便有了时间的概念，并发明了一系列技术装置，三千多年前，我国祖先最早发明了用土和石片刻制成的“土圭”和“日规”两种计时器，成为世界上最早发明计时器的国家之一，可见时钟的重要性，现在更是一个注重时间的社会，所以研究数字时钟能够给人们带来极大的便利，对时钟的数字化研究有利于人们更准确的了解时间，更有条不紊的完成工作，智能化数字时钟的研究对丰富人们的生活具有重要意义。钟表就像电子系统中跳动的心脏。随着通信和网络、企业服务器和存储设备、消费电子、医疗电子、汽车设备、办公及家庭解决方案的兴起，系统计时便成为一个重要的话题，人们的日常生活离开离不开时间，时钟用于不会被淘汰，但随着科技的进步，人们对时钟的要求也在不断提高，数字电子时钟将会向科技化、人性化、低耗小尺寸、高度精确方向发展。参考文献1毕满清，电子技术实验与课程设计，机械工业出版社，20052吕思忠，数子电路实验与课程设计，哈尔滨工业大学出版社，20013谢自美，电子线路设计、实验、测试，华中理工大学出版社，2004康华光，电子技术基础，高等教育出版社，20025宋春荣，通用集成电路速查手册，山东科学技术出版社，19956阎石，数字电子技术基础第四版M，北京高等教育出版社，19987赵志杰，集成电路应用识图方法，机械工业出版社，2003，35408张庆双，电子元器件的选用与检测，机械工业出版社，20039蒋立平，姜萍，谭雪琴，花汉兵，数字逻辑电路与系统设计，电子工业出版社，200910刘勇，数字电路，电子工业出版社，200411陈正振，电子电路设计与制作，广西交通职业技术学院信息工程系，200712杨子文，单片机原理及应用，西安电子科技大学出版社，200613王法能，单片机原理及应用，科学出版社，200414刘君，常明，秦娟，基于硬件描述语言（VHDL）的数字时钟设计，天津理工大学学报，2007，第23卷第4期，404115廖日坤，CPLD/FPGA嵌入式应用开发技术白金手册，中国电力出版社，2003，21221816高吉祥，电子技术基础实验与课程设计，电子工业出版社，200217李国洪,沈明山，可编程器件EDA技术与实践M北京机械工业出版社，200418QUARTUSIIHANDBOOKVERSION91ALTERA，200919MAX