eda闹钟系统的设计1.docx
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eda闹钟系统的设计1
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
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‘0’—‘9’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5s，没有按任何键，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2011.3.11
指导教师
专业负责人
2011年3月7日
一、总体设计思想
1.基本原理
数字闹钟电路基本功能有计时功能、定点报时功能和重置时间功能。
主要由两个60进制计数器和一个24进制计数器组成，分别对秒、分、小时进行计时，当计时到23时59分59秒时，再来一个计数脉冲，则计数器清零，重新开始计时。
秒计数器的计数时钟CLK为1Hz的标准信号。
当数字闹钟处于计时状态时，秒计数器的进位输出信号作为分钟计数器的计数信号，分钟计数器的进位输出信号又作为小时计数器的计数信号时、分、秒的计时结果通过6个数码管来动态显示。
因此，通过模式选择信号KEY1、KEY2控制数字钟的工作状态，即控制数字钟，使其分别工作于正常计时，调整分、时和设定闹钟分、时5个状态。
当数字闹钟处于计时状态时，3个计数器允许计数，且秒、分、时计数器的计数时钟信号分别为CLK,秒的进位,分的进位;当数字闹钟处于调整时间状态时，被调的分或时会一秒一秒地增加；当数字钟处于闹钟定时状态时，可以设定小时和分；当计时到所设定的时刻时，驱动扬声器，持续1分钟。
2.设计框图
外部控制信号
二、设计步骤和调试过程
1、总体设计电路
2、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）
begin
ifclk'eventandclk='1'then
if（min1="0101"andmin2="1001"）and（sec1="0101"andsec2="1001"）then
min1<="0000";
elsifmin1="0101"andmin2="1001"and（md1='0'andmd2="00"）then
min1<="0000";
elsif（min2="1001"and（sec1="0101"andsec2="1001"））
or（min2="1001"andmd1='0'andmd2="00"）thenmin1<=min1+1;
endif;
endif;--endif;
endprocessm110;
-----------------------分钟个位
m220:
process（clk,sec1,sec2,md1,md2）
begin
ifclk'eventandclk='1'then
ifmin2="1001"and（sec1="0101"andsec2="1001"）thenmin2<="0000";
elsifmin2="1001"and（md1='0'andmd2="00"）thenmin2<="0000";
elseif（sec1="0101"andsec2="1001"）or（md1='0'andmd2="00"）then
min2<=min2+1;
endif;
endif;endif;
endprocessm220;
（2）、时计时器（hour1）
-----------------------------------------------小时十位
h110:
process（clk,hou2,min1,min2,sec1,sec2,md1,md2）
begin
ifclk'eventandclk='1'then
if（hou1="00010"andhou2="00011"）and（min1="0101"andmin2="1001"）
and（sec1="0101"andsec2="1001"）thenhou1<="00000";
elsifhou1="00010"andhou2="00011"andmd1='0'andmd2="01"then
--当时间为23点且处于校时状态时
hou1<="00000";
elsif（hou2="01001"and（min1="0101"andmin2="1001"）
and（sec1="0101"andsec2="1001"））or（hou2="01001"andmd1='0'andmd2="01"）
thenhou1<=hou1+1;
endif;
endif;
endprocessh110;
-----------------------------------------------小时个位
h220:
process（clk,min1,min2,sec1,sec2,md1,md2,hou1）
begin
ifclk'eventandclk='1'then
if（hou1="00010"andhou2="00011"）and（min1="0101"andmin2="1001"）
and（sec1="0101"andsec2="1001"）thenhou2<="00000";
elsifhou2="01001"and（min1="0101"andmin2="1001"）and（sec1="0101"andsec2="1001"）thenhou2<="0000";
elsif（hou2="01001"andmd1='0'andmd2="01"）or（hou1="00010"andhou2="00011"）thenhou2<="00000";--md<='1';
elsif（（min1="0101"andmin2="1001"）and（sec1="0101"andsec2="1001"））
or（md1='0'andmd2="01"）thenhou2<=hou2+1;--speak<=clk;
endif;
endif;
endprocessh220;
（3）、报时模块（speak）
--------------------------------------------闹铃
speaker:
process（clk,hou1,hou2,min1,min2）
begin
ifclk'eventandclk='1'then
ifseth1=hou1andseth2=hou2andsetm1=min1andsetm2=min2thenspeak<=clk;
elsespeak<='0';
endif;
endif;
endprocessspeaker;
disp:
process（md1,hou1,hou2,min1,min2,sec1,sec2,seth1,seth2,setm1,setm2）
begin
ifmd1='0'thenh1<=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";
endif;
endprocessdisp;
endone;
3、仿真及仿真结果分析
（1）、秒时钟
（2）、分时钟
（3）、报时
（4）、功能仿真RTL图
4、实验调试结果
在波形仿真时，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。
在数多次调试之后，发现是因为输入的时钟信号对于小时、星期来说太短了。
经过多次调试，终于找到了比较合适的输入数值：
分钟的初始值可以设为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。
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