EDA电子综合设计

1、苏州科技学院EDA电子综合设计院系：电子与信息工程专 业： 电子信息工程班 级：学 号：姓 名：第一部分：设计说明1、设计任务设计一款数字电子时钟，具体要求如下：1：输入条件：50MHz时钟，2个输入按键；2：功能实现：具有显示时、分、秒功能；采用LED数码管显示；具有闹钟 与对时功能，对时精确到分，闹钟设置与对时采用按键作为输入信号。3：采用altera公司的quartusll软件进行编程与仿真，设计语言可以选择 VerilogHDL 或 VHDL。2、目的与意义训练综合运用学过的数字电子技术、数字系统设计技术（HDL硬件设计）和计 算机编程及电路相关基本知识，培养独立设计比较复杂数字系统设

2、计能力。通过综合设计，力争掌握使用EDAX具设计数字系统电路的基本方法，包括 原理方案的确定、详细设计中的编程与仿真等一系列过程，为以后进行工程实践 问题的研究打下设计基础。时钟，自从它发明的那天起，就成为人类的朋友，但随着社会的进步，科技 的的发展，人们对它的功能又提出了新的要求，怎样让时钟更好的为人民服务， 怎样让我们的老朋友焕发青春呢这就要求人们不断设计出新型时钟。现代社会，守时已不仅关系到一个人的职业生涯，还成了衡量一个人道德的 标准。时钟为人们提供了科学利用时间规律的依据，然而，普通的机械钟表与半 机械钟表对于忙碌的生活显然早已不太适应，设计一款髙精度数字时钟势在必 行。本课题将通过

3、对目前市场上的数字电子钟的研究，利用EDA技术设计一款高 精度数字式电子钟，使人们可以得到精确时间显示，帮助人们合理安排时间，方 便人们的生活。第二部分原理方案设计1、多功能数字钟的设计设计一个多功能数字时钟，具有时分、秒计数显示、闹钟功能。能够利用按 键实现对闹钟时间的设定并在当前显示时间到时后能够进行闹钟提示。能够利用 按键实现“较时”、较分”功能，随时对数码管的显示进行校正和校对。数字 中系统主要由系统时钟，三个功能按键(mode, turn, change) , FPGA,数码管 和蜂鸣器部分组成。2、设计原理框图数码管显示模块Clk计时模块7T闹钟模块控制模块第三部分详细设计过程、关

4、于模式信号mode选择各个功能显示的构思：考虑到使用mode按键产生0、1信号在正常时间显示、调节时间功能、调节闹钟 功能和跑表功能这四个功能之间的转换。所以mode信号的作用主要体现在控制 模块（1）和显示模块中，虽然计时模块中也用到mode信号，但是它只是turn信 号将秒信号清零的辅助作用，保证只有在沪0 （即普通时钟显示）下turn信号 清零功能才起作用，在校时功能下只能是分、小时的切换和跑表下的暂停功能。a、在控制模块下的作用：在控制模块下，其实mode和turn信号的作用更像2-4译码器的功能，将 change数字上加信号按不同的mode和turn分成四个信号，分别是countl

5、（时 间显示下的分信号）、counta（时间显示下的小时信号）、count2（闹铃显示下 的分信号）、countb（闹铃显示下的小时信号）。b、在显示模块下的作用：同在控制模块下的作用。只是将turn信号选出的小时和分钟在同一个mode 下一起送至数码管显示。、关于时间调整和闹铃时间调整中数字上加的原理：对于这个问题，我们要考虑两种情况，首先是时间调整的情况：因为在时间 调整下，数字的上加不仅受到change信号的作用（即人工调时），还受本身在 1Hz信号下计时而随时发生的累加。而闹铃时间调整不存在这种情况，因为闹铃 下的时间数字发生上加只可能人工调节（change信号作用下）的结果。a、时间

6、调整下的上加：由于在控制模块（2）下又设置了快加的功能，所以有三部分信号对上加起作 用，一是快加下的numXclk,表示以原始时钟的速率上加，二是慢加下的 change具体到各模块、各位的countl或counta,三是秒信号记到9向分信 号的进位。b、闹铃时间调整下的上加：该部分原理同上，只是少了低位记到9向髙位的进位。所以只有两部分组成,是快加下的numXclk,表示以原始时钟的速率上加，二是慢加下的change 具体到各模块、各位的count2或countbo分频模块模块功能输入一个频率为50MHz的CLK,利用计数器分出lKHz的qlKHz, 500Hz的 q500Hz, 2Hz 的

7、q2Hz 和 1Hz 的 qlHz。模块设计思想对系统的时钟50MHZ进行分频，设置不同长度的计数值，当系统时钟elk 有变化时计数器开始计数，当计数到某个值时输出一个信号，计数值不同输出信 号的周期也就不同，从而实现了对系统时钟进行不同的分频，产生不同频率的信 号。模块设计流程图如下图分频流程由于FPGA内部提供的时钟信号频率大约为50MHz,在这需要将它转化成1Hz的 标准时钟信号供数字钟的计时显示；在此我采用了级联分频法。代码如下：./“Lm60enco:?纟 F纟纟补elk qH3.O彳纟ql3.OKg:乡 04m2TF*e lk 15CHIHJC Iq5lXlwb3.0 we3.0)

8、 Swa(3.O)R【3 O h3 .6 snM3.O .O)*KI(3. O) *hnp.O) p3.O -*(3.0)-f二 _TrOKtXZ tkKz mKp O) rvMp OJ U3O1Name:HourMinuteSecondValue:HOOHOOH591 5VCoh.h3 03| hhf3 O)OE3 0)| M3 OJ2D3 O)| PP 0) -t r 22.0us23.0us1 24.Ous25.Ous1 100X54 % 站 圧 X 勺 % 空 X 59 彳 CO % 01 X 卫 丫 03 y5F)Name:-CP HourMinuteSecondH00H59H59V

9、alue:00了 57厂飞59* 0002IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIHName:i-CPHourMinuteSecond时闹钟波形elksec7 .0 min7 .0 hour(7.0l alertH59H59Value:g1H235IFwiiiiiMiiiiiiiiiiwiiiiiiiiiiiiiiii1 iTLrLrmjrLmrLmmrLmnrunjmnjmmnj0157 厂 58 厂 59 CO ；( Ol ：H0157158159XCOf01)；H02OXH0000 1图定时闹钟波形如图所示为01：02： 00-01： 02

10、： 59的一分钟闹钟波形。仿电台报时波形Name:Vall18ms43.185ms43.19ms43.195ms4m-cp urHourH0505rMinuteH5959kSecondH61(5152 )(53I 54 55X 56 :571 58 59-E on11WmniniL图仿电台报时波形如图所示，在任意小时59分的51、53. 55、57秒内蜂鸣器为低频（512Hz） 信号输出，在59秒内蜂鸣器为高频（1024Hz）信号输出，实现模仿电台报时功 能。整点报时波形Narfte:辿3?帀43.295ms：A3.2Jms43.25mstf-CPLHourMinuteSecondon1H06

11、H00H000060000 l 01 )( 02 ( 03 )( 04 )( 05 5( 06 X 07 X 08 X 09 LIILJIIIn1u图整点报时波形如图所示，在06： 00： 00后的6秒內，蜂鸣器前半秒无输入，后半秒有高 频（1024Hz）输入，达到整点报时功能。在N小时整时刻，蜂鸣器会鸣响科次。 如此仿真中为六点，响六下分计数器仿真波形图:；IBJ WcOil.WI 也 nnM vMSiaulalB * fsrcrs30nupmi *图分计数器仿真波形图小时计数器仿真波形图:Sinxlti Wg亠dl_f- idP .Whurlp 叫 hr230阿6茹5eoip eg weip 0)CQfTVii.twi伽加护laoshic$I rat2-rnw.clc: triGdbrdt.hf1ip.D| rrWP4fntoffljsca-reset h1p.D| h叫I 3P.jO| zp.Q h叫| 闷4BG 01sdp Qr*jrnir1X1P CQ Ucy|3.01 f r rwi5机会，同时也是对我所学知识的一次综合的检验和复习，使我明白了自己的缺陷