EDA技术课程设计闹钟系统设计

1、大 庆 石 油 学 院课 程 设 计课 程 eda技术课程设计 题 目 闹钟系统设计 院 系 电子科学学院 专业班级 电子信息工程 学生姓名 学生学号 指导教师 年月日大庆石油学院课程设计任务书课程 eda技术课程设计题目 闹钟系统的设计专业 电子信息工程 姓名 学号 主要内容、基本要求、主要参考资料等主要内容：设计并制作一个带闹钟功能的24小时计时器。它包括以下几个组成部分：1、显示屏，由4 个七段数码管组成，用于显示当前时间(时：分)或设置的闹钟时间；2、数字键，实现09的输入，用于输入新的时间或新的闹钟时间；3、time(时间)键，用于确定新的时间设置；4、alarm(闹钟)键，用于确定

2、新的闹钟时间设置，或显示已设置的闹钟时间；5、扬声器，在当前时钟时间与闹钟时间相同时，发出蜂鸣声基本要求：1、计时功能：这是本计时器设计的基本功能，每隔一分钟计时一次，并在显示屏上显示当前时间。2、闹钟功能：如果当前时间与设置的闹钟时间相同，则扬声器发出蜂鸣声。3、设置新的计时器时间：用户用数字键输入新的时间，然后按time键确认。在输入过程中，输入数字在显示屏上从右到左依次显示。例如，用户要设置新的时间12：34，则按顺序输入“1”，“2”，“3”，“4”，与之对应，显示屏上依次显示的信息为：“1”，“12”，“123”，“1234。如果用户在输入任意几个数字后较长时间内，例如5 s，没有按

3、任何键，则计时器恢复到正常的计时显示状态。主要参考资料：1 潘松著.eda技术实用教程(第二版). 北京：科学出版社,2005.2 康华光主编.电子技术基础 模拟部分. 北京：高教出版社,2006.3 阎石主编.数字电子技术基础. 北京：高教出版社,2003.完成期限 指导教师 专业负责人 一、总体设计思想1.基本原理该数字钟可以实现3个功能：计时功能、定点报时功能和重置时间功能，因此有3个子模块：计时、报时（speak）、重置时间(sd1，sd2)。其中计时模块有4部分构成：秒计时器（s1）、分计时器(m1)、时计时器(h1)。秒计时器（s1）是由一个60进制的计数器构成的，。clk为驱动秒

4、计时器的时钟，s1为秒计时器的输出。分计时器（m1）是由一个60进制的计数器构成的， s1为驱动分计时器工作的时钟；m1为分计时器的输出；时计时器（h1）是由一个24进制的计数器构成的， m1为驱动时计时器工作的时钟， h1为时计时器的输出；报时模块（speak）的功能是定时到时，speak输出高电平，并且持续一段时间。2.设计框图系统框图主要分为三部分：第一部分为精准秒脉冲产生电路，这里我们采用频率为32.768khz的标准晶振搭成精准的秒脉冲产生电路，为电子钟提供精准的秒脉冲输入。第二部分为fpga核心控制电路，主要由型号为ep3c25e144c8n的芯片经过编程以后，向译码显示电路提供控

5、制信号。第三部分为译码显示电路，由4片74ls47驱动4个7段数码管，在核心控制电路输出的控制信号的控制下，显示相应的时、分、秒。具体框图如下图1所示。精 准 秒 脉 冲产 生 电 路fpga 核 心控 制 电 路译 码 显 示 电路图1二、设计步骤和调试过程1、总体设计电路 （1）、秒脉冲产生电路 如下图所示，由32.768khz的晶振产生经过cd4060分频产生精准的秒脉冲。图2（2）、fpga 核 心控 制 电 路 对ep1k30tc144-3进行编程，输出控制信号。 fpga 控 制 芯片ep1k30tc144-3图3（3）、译 码 显 示 电路 如图，由cd4511驱动7段数码管进行

6、显示。图42、模块设计和相应模块程序（1）、分计时器（second1）-分钟十位m110:process(clk,min2,sec1,sec2,md1,md2) beginif clkevent and clk=1 thenif (min1=0101 and min2=1001) and (sec1=0101 and sec2=1001) then min1=0000;elsif min1=0101and min2=1001and (md1=0 and md2=00)thenmin1=0000;elsif (min2=1001and (sec1=0101 and sec2=1001) or (

7、min2=1001and md1=0 and md2=00) then min1=min1+1;end if;end if;-end if;end process m110;-分钟个位m220:process(clk,sec1,sec2,md1,md2)beginif clkevent and clk=1 thenif min2=1001and (sec1=0101 and sec2=1001) then min2=0000;elsif min2=1001and (md1=0 and md2=00) then min2=0000;else if (sec1=0101 and sec2=1001

8、) or(md1=0 and md2=00)thenmin2=min2+1;end if;end if;end if;end process m220;（2）、时计时器（hour1）-小时十位h110:process(clk,hou2,min1,min2,sec1,sec2,md1,md2)beginif clkevent and clk=1 thenif (hou1=00010 and hou2=00011)and(min1=0101 and min2=1001) and (sec1=0101 and sec2=1001) then hou1=00000;elsif hou1=00010an

9、d hou2=00011and md1=0 and md2=01 then-当时间为23点且处于校时状态时hou1=00000;elsif (hou2=01001and(min1=0101 and min2=1001) and (sec1=0101 and sec2=1001)or (hou2=01001and md1=0 and md2=01) then hou1=hou1+1;end if;end if;end process h110;-小时个位h220:process(clk,min1,min2,sec1,sec2,md1,md2,hou1)beginif clkevent and c

10、lk=1 thenif (hou1=00010 and hou2=00011)and(min1=0101 and min2=1001) and (sec1=0101 and sec2=1001) then hou2=00000;elsif hou2=01001and(min1=0101 and min2=1001) and (sec1=0101 and sec2=1001) then hou2=0000;elsif (hou2=01001and md1=0 and md2=01) or (hou1=00010and hou2=00011) then hou2=00000;-md=1;elsif

11、 (min1=0101 and min2=1001) and (sec1=0101 and sec2=1001)or (md1=0 and md2=01) then hou2=hou2+1;-speak=clk;end if;end if;end process h220;（3）、 报时模块（speak）-闹铃speaker:process(clk,hou1,hou2,min1,min2)beginif clkevent and clk=1thenif seth1=hou1 and seth2=hou2 and setm1=min1 and setm2=min2 then speak=clk;

12、else speak=0;end if;end if;end process speaker;disp:process(md1,hou1,hou2,min1,min2,sec1,sec2,seth1,seth2,setm1,setm2)beginif md1=0 then h1=hou1;h2=hou2; -计时时间显示和设置模式m1=min1;m2=min2; s1=sec1;s2=sec2;else -闹铃时间现实和设置模式h1=seth1;h2=seth2; m1=setm1;m2=setm2;s1=1111;s2=1111;end if;end process disp;end one

13、;3、仿真及仿真结果分析（1）、秒时钟仿真 如图5，s2满10进1，s1满6进一，即完成60进制秒钟计时。图5（2）、分时钟仿真 如图6，m2满10进1，m1满6进一，即完成60进制分钟计时。图6（3）、报时仿真 为了便于观察，此处定时为18秒，如图speak在18秒结束后被置高。（4）、功能仿真rtl图4、实验调试结果在波形仿真时，遇到了一些困难,想要的结果不能在波形上得到正确的显示:在设定输入的时钟信号后，数字钟开始计数，但是始终看不到小时、星期的循环计数。后来，在数十次的调试之后，才发现是因为输入的时钟信号对于小时、星期来说太短了。经过屡次调试，终于找到了比较合适的输入数值：分钟的初始值

14、可以设为57（58、59都可以），小时的初始值可以设为23，这样，仿真之后，就能清楚的看出分钟、小时的循环计数。另外，endtime的值需要设置的长一点：10us左右，输入的时钟周期值要设置的短一点：5ns左右。三、结论及心得体会通过这次设计，进一步加深了对eda的了解，让我对它有了更加浓厚的兴趣。同时也遇到了不少困难，特别是各元件之间的连接，以及信号的定义，总是出现错误，不过在细心的检查下，终于找出了错误和警告。总的来说，这次设计的数字钟还是让我学到不少东西，有点小小的成就感，终于觉得平时所学的知识有了实用的价值，达到了理论与实际相结合的目的，不仅学到了不少知识，而且锻炼了自己的能力，对今后的学习有了更充满了信心。参考资料1 潘松著.eda技术实用教程(第二版). 北京：科学出版社,2005.2 康华光主编.电子技术基础 模拟部分. 北京：高教出版社,2006.3 阎石主编.数字电子技术基础. 北京：高教出版社,2003.大庆石油学院课程设计成绩评价表课程名称eda技术课程设计题目名称闹钟系统的设计学生姓名