使用Quartus进行多功能数字钟设计

1、eda设计使用quartus ii设计多功能数字手表医院：机械工程专业化：车辆工程姓氏：张晓辉学习编号：1110100051导师：江丽萍，花瓶时间：2016年5月25日摘要信息本实验是需要quartus 软件的电动综合实验课程。quartus ii是altera全面的pld/fpga开发软件、设计图、vhdl、veriloghdl和altera硬件支持说明语言(ahdl)等多种设计输入表单本实验需要完成数字时钟设计，以实现计时、学校时间、校准、0、裴珉姬和完整时间报告等多种基本功能，并下载到smartsopc实验系统进行调试和验证。关键词：电综合实验quartus数字时钟设计仿真abstrac

2、t本实验是需要quartus 软件的电动综合实验课程。quartus ii是altera全面的pld/fpga开发软件、设计图、vhdl、veriloghdl和altera硬件支持说明语言(ahdl)等多种设计输入表单本实验需要完成数字时钟设计，以实现计时、学校时间、校准、0、裴珉姬和完整时间报告等多种基本功能，并下载到smartsopc实验系统进行调试和验证。this experiement is electric comprehensive experiemental course work and need to use the quartus ii software，quartus i

3、i is altera integrated portsthe need to complete the design of a digital clock，and debug the design of experiement and simulation，the experiemental goal is to achieve to achievekey words : electric power integrated experiement quartus iidigital clock design simulation目录eda设计1摘要2目录4一、设计要求15二、工作原理26三、

4、每个模块的说明371，分频模块72，计时模块93、动态显示模块3114、学校划分和学校时间模块115，清洁模块136、裴珉姬模块137，时间模块13四、总电路的形成15五、调试、编程下载16六、考试问题和解决方法17七、实验收获和感觉18八、参考文献19一、设计要求11.设计完成003369003:00 2336905933336959计时功能的数字计时器，并根据控制电路的作用，具有裴珉姬、0、快速校对时间、快速顶点、定时时间等基本功能。具体要求如下：1)提供正常的小时、分钟和秒计时功能，最大计时是23小时59分59秒。2)由6个数码管显示的时间/分钟计时。(3) k1是系统的激活开关，k1=

5、0工作正常，k1=1时钟保持不变。(4) k2是系统的0(零)开关，k2=0运行正常，k2=1时钟的分钟数，秒数均为0。(5)如果钟表率正常工作，可以快速校准钟表率。k3是系统的校正器开关，当k3=0工作k3=1时，可以快速校准。k4是系统的学校时间开关，k4=0工作，k4=1是快速的学校时间。3.设计要实现的部分以提高要求由于没有这项实验所需的基础，时钟有时钟功能，所以59分53秒，59分55秒，59分57秒的时间只支持1khz，59分59秒59秒59秒的时间。4.模拟和验证使用quartus软件执行设计电路的功能模拟，然后下载到实验板中进行功能验证。二、工作原理2数字计时器由定时电路、解码

6、显示电路、脉冲发生电路和控制电路等组成，控制电路可以根据需要由学校分割、学校时间电路、清洁电路和保持电路组成。其中，脉冲发生电路将室提供的48mhz的频率除以电路所需的频率。时序电路连接到动态显示电路，在7段数码管上显示时间，驱动蜂鸣器总时间。提供学校时间、学校分电路时间、分钟、快学校；零电路工作时，系统的分数同时返回到0。电路处于作用中时，系统会停止计时，并保持时间不变。三、每个模块的说明31，分频模块实验盒仅提供48mhz频率的结晶，使用分频模块获得所需频率的脉冲。在实验中，1hz需要为小时、分钟、时间时钟信号，2hz需要为学校时间时钟信号，512hz、1000hz需要为时间警告音的频率信

7、号。注：fp是“分频”的缩写(1) 2分频2分频电路图波形图如下所示：(2) 3分频三分频电路图波形图如下所示：(3) 10频率10分频电路图波形图如下所示：(4) 24分频24分频电路图(5)布分频1000分频电路图(6)分配器整体电路分频总电路其中24fp可以级联到1个3fp和3个2fp，1000fp可以级联到3个10fp。2，计时模块时序电路包含秒、分和三个模块。其中，秒模块和分模块都使用模块60计数器、模块24计数器、同步计数器设计的模块都接收1hz的时钟信号。(1)秒计时模块超定时电路图如果秒计时大于59秒，则低级别由4和郑智薰门输出，秒和秒10位置0转换，并且此低级别作为舍入信号传

8、送到低位。波形图如下所示：(2)分段计时模块计时电路波形图类似于超定时模块。(3)时间计时模块时间计时模块时间定时模块类似于秒，分钟模块，但是舍入到24进制数，因此舍入信号设计为在23:00放置0进制数，并且可以舍入0，直到秒和分钟信号都计算到59为止，因此0信号输入将添加秒和分钟计时模块的输出。3，动态显示模块3该模块是数字管的动态显示，在本实验中，共有6个数字管参与显示(秒2位，分2位，诗2位，)，因此计数器74161设计为4个74151的控制端和3-8解码器74138的控制端模式7的循环。由于只有一个bcd解码器7447，因此当计数器达到一个数值时，4个74151同时将选择该比特的输入配

9、置计时器之一的bcd编码连接到显示解码器7447。另外，根据计数器值，74138解码器也可以从6个显示管中选择相应的比特，因此实验框显示有效数据。因为扫描的频率是很高的数千赫兹，所以可以感觉到7个数码管同时显示，这是人眼失明的原因。原理图如下：show_code4、学校划分和学校时间模块(1)学校子模块分割模块电路当k3等于0时，学校分割模块输出1hz脉冲供给分割定时模块的正常计数。当k3为1时，学校分割模块输出2hz脉冲供给分割定时模块校正。校准时，无论是否计算超定时模块到59，都可以校准，因此，超定时模块的输出与开关k3匹配，或需要提供学校分割模块的电源端子。(2)学校时间模块时间调制模块

10、电路当k4为0时，校时模块输出1hz脉冲供给时间定时模块的正常计数。当k4为1时，学校时间模块输出2hz脉冲供给时间定时模块校准。秒和分钟定时模块均计算到59，因此秒定时模块的输出与交换机k4匹配，或需要提供学校分割模块的电源端子。5，清洁模块通过添加交换机k2控制时序电路，交换机通过门而不是通过门直接连接74160的0端在开关断开时计时器正常工作，在开关关闭时计时器正常工作青英。k2=0，rd=1；k2=1，rd=0。6、模块裴珉姬如果将k1控制秒设为开关，秒停止计时后，计时器会保持不变。k1=0，ent=1；k1=1，ent=0。7，时间模块如果电路测量为59分53，55分55秒，55分5

11、7秒，所有人都会发出低警告音。计时到59分59秒的时候，会响起很大的警报声。原理图如下：时间模块电路四、总电路的形成(1)计时器电路计时器总电路该计时器电路包含秒、分、小时电路，同时将教分、学校时间、裴珉姬、0电路连接在一起，形成完整的计时器基本电路。(2)总电路五、调试、编程下载使用processing-start complication命令菜单完整编译、编译并指定插针，选择assignments-pins命令菜单，然后在打开的对话框的location列中选择适当的插针。最后，将程序下载并运行到smartsopc实验系统，通过面板观察结果是否正确。六、测试中的问题和解决方法个人是机械专业，

12、以前从未接触过相关讲座知识，这次实验中出现了很多问题。其主要原因是缺乏自己的知识储备，事故问题不完整，调试时出现了很多漏洞，是设计方法的问题，映射时不够仔细。以下是设计中遇到的一些问题及其解决方案。(1)分频模块设计分频模块时，不考虑整体功能实现需要多个不同频率的输出，只将1hz作为我们的目标，因此以后使用时会返回并增加输出，模块的波动导致整个工程出现问题。(2)解码显示问题检查计时输出的时候，分数的一位出现了乱流，和同学们讨论后，才发现输出结果。在此软件中，阵列通常是高父阵列，即mh3.必须是0的形式。七、实验收获和感觉使用quartus软件设计有很多困难，但在老师的指导和助教的精心帮助下，

13、成功地完成了eda实验课的任务。在这次数字手表设计过程中，我对数字手表的工作方法及其设计方法有了更深的了解，在实验过程中，学生和我想徐璐使用不同的计时器。我们得出结论，虽然实验室使用的芯片不同，但原理相同，但相同的功能可以用不同的解决方案解决。在设计过程中，要努力寻找简单、经济、实用的三位一体集成电路。当然，并非所有这些条件都符合，找到最大限度满足各种条件的程序是我们设计的目标。对我们工科生来说，每一次电实验都是很难充分利用所学理论知识的运动。另外，还将学习查找资料的方法，直接处理分析电路和设计电路的能力。我相信这是对我很好的改善。理论和实践相结合才能更好地理解学习的知识。这次电路实验设计，不仅有实际用途，我们周围的很多数字时钟电路也可以自己实现。以前那些神秘的东西在不断的学习过程中不再那么神秘，相信以后还会解开更多的谜团。通过这次实验扩大了我的知识。这次设计电路利用计数器、解码器等进行自我分析和设计，从而更好地利用，并掌握了使用徐璐其他连接方式设计各种电路的更多功能。做电气实验时困难是必然的。作为工科大