电子时钟设计正文Word文档下载推荐.docx

1、又由于时钟需要进位，所以对计时模块又要分时分秒来处理，最后就是如何实现数码管显示，一个数码管只能显示一个数字，就需要来点亮不同的数码管，并且数字间要建立联系。此设计问题可分为分频、计时模块和数码管显示三大部。 1.3 关于EDA和Quartus IIEDA是电子设计自动化（Electronic Design Automation）的缩写，在20世纪60年代中期从计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）和计算机辅助工程（CAE）的概念发展而来的。EDA技术就是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，用硬件描述语言VHDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻

2、辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。EDA技术的出现，极大地提高了电路设计的效率和可操作性，减轻了设计者的劳动强度。Quartus II 是Altera公司的综合性PLD/FPGA开发软件，原理图、VHDL、VerilogHDL以及AHDL（Altera Hardware 支持Description Language）等多种设计输入形式，内嵌自有的综合器以及仿真器，可以完成从设计输入到硬件配置的完整PLD设计流程。Quartus II提供了完全集成且与电路结构无关的开发包环境，具有数字逻辑设计的全部特性，包括：可利用原理图

3、、结构框图、VerilogHDL、AHDL和VHDL完成电路描述，并将其保存为设计实体文件；芯片（电路）平面布局连线编辑。2 设计方案整个电路有三大主体电路：1. 分频电路，2.时间控制电路，3，显示时钟电路首先要有输入脉冲，由于平台提供了脉冲发生器，就省去了脉冲发生器的设计，这里我们只需要设计一个分频器，得到我们需要的频率。时钟的计时范围是00：00：00-23：59：59，显示是通过分别把时分秒的个位和十位分开送入数码管中来实现。当需要按键调节时间时，按下对应的按键进行调时。电路图如图2-1;2-1总的电路图3 各子模块设计原理 3.1 分频模块根据系统功能需求，此分频模块需要实现两个信号

4、的分频输出，一个是5Hz的信号通过5次叠加提供基准时钟，另一个用于数码管动态显示扫描信号，频率为1KHz。分频模块如图3-1：3-1分频模块原件图3.2 计时模块3.2.1 计时和调时该模块主要是实现0-59和0-23的计数，并且实现秒向分进位，分向时进位。当按下定时建后，时钟显示会暂停，再按调时按键时可以实现时分秒的调节，调后再按调时键，时钟恢复走时，最后将计数结果的个位和十位分别输出。时钟模块如图3-2：3-2时钟模块原件图3.2.2 计时仿真计时电路模块的仿真如图3-3；3-3仿真图3.3 显示模块3.3.1 数码管数码管工作原理，数码管由七个条状和一个点状发光二极管管芯制成，称为七段数

5、码管。根据其结构的不同，可分为共阳极数码管和共阴极数码管两种。 共阳共阴，是针对数码管的公共脚而说的。典型的一位数码管，一般有10个脚，8个段码（7段加1个小数点），剩下两个脚接在一起。各个段码实际上是一个发光二极管，既然是发光二极管，就有正负极。共阳，也就是说公共脚是正极（阳极），所有的段码实际上是负极，当某一个或某几个段码位接低电平，公共脚接高电平时，对应的段码位就能点亮，进而组合成数字或字母。共阴是公共脚是负极（阴极），段码位是阳极，当公共脚接地，段码位接高电平时，对应段码位点亮。根据所用的开发板，采用的是两个四位一体的共阳数码管，一共有8个其电路结构如图3-4，在电路中，数码管的位选信

6、号X1-X8是由三极管控制的，位选信号是低电平有效。图3-4 8位共阳数码管电路图3.3.2 译码显示译码显示就是把时分秒的个位和十位，送入数码管中，并且完成显示。显示模块如图3-5：3-5时钟显示模块原件图3.4 系统顶层设计完成上述功能模块后，需要建立顶层系统设计文件，这里采用原理图设计。顶层原理图设计方法如下。1.将分频，时钟，显示各个模块代码用 Quartus II的Verilog HDL文本编辑器进行输入，然后将代码按照各自的模块名作为文件名保存到工程文件夹中；2.然后新建一个工程，将上述3个底层模块设计代码文件添加进工程，并分别进行封装成为可以被原理图文件所调用的元件符号文件；3.

7、新建一个原理图设计文件，利用原理图设计方法和步骤，完成顶层设计；4.编译仿真，先编译，编译成功后就是分配管脚，管脚分配如图3-6。3-6管脚分配图4 设计结果经过多次的更改.编译和仿真，最后在开发板上显示的效果如图4-14-1效果图5 收获与体会通过本次实验，我知道了自己许多知识的不足，同时也知道了许多操作的不熟练，在软件应用上有很大的不足，让我对许多知识重新熟悉，巩固。在编程的过程中，我发现了自己的编程习惯不好，写出的程序不是多就是少，导致浪费了许多时间。在模块设计过程中，考虑不够详细，为最后的编译留下了不少的问题。其次就是对开发板的原理图不够了解，在设置管脚的时候也出了错。当然最后这些问题

8、都一一的改了过来，在改的过程中，我对软件也越来越熟悉，编写程序的思维也更加的清晰，对Verilog HDL语句也更加的熟悉，最大的收获就是我喜欢上了这个，感觉很有意思。这个设计的不足在于计时没有声音也没有整点报时的功能。在做实验过程中是对耐心的考验，特别是在出错时锻炼了自己的耐力，也是对自己的一种提升。6 附录分频设计module fenpin（clk_50M,clk_1HZ,clk_1kHZ）; input clk_50M; output clk_1HZ; output clk_1kHZ; reg clk1,clk1k; reg 24:0 counter1; reg 14:0 counter

9、2; always（posedge clk_50M） begin if（counter1=5000000） begin counter1=0; clk1=clk1; end else counter1=counter1+1; end if（counter2=25000） counter2 clk1k=clk1k; else counter2=counter2+1; assign clk_1HZ=clk1; assign clk_1kHZ=clk1k; endmodule计时设计module shizhong（clk,rst,sec_ge,sec_shi,min_ge,min_shi,hours

10、_ge,hours_shi,key1,key2,key3,key4）;input clk,rst,key1,key2,key3,key4;output 3:0 sec_ge,sec_shi,min_ge,min_shi,hours_ge,hours_shi;reg 5:0sec,min,hours,cout;reg flag;assign sec_ge=sec%10;assign sec_shi=sec/10;assign min_ge=min%10;assign min_shi=min/10;assign hours_ge=hours%10;assign hours_shi=hours/10

11、;always （ posedge clk） if（key1=0） flag=flag;always （posedge clk or negedge rst ）begin if（!rst） sec min hours end else if（flag=0） begin cout=cout+1; if（cout=5） begin cout sec=sec+1; if（sec=59） begin sec min=min+1; if（min=59） begin min hours=hours+1; if（hours=23） hours end end else if（key2=0） sec else

12、 if（key3=0） min else if（key4=0） hours end endmodule 显示设计module display（clk,sec_ge,sec_shi,min_ge,min_shi,hours_ge,hours_shi,led7_cs,led7）; input clk; input 3: output 7:0 led7;0 led7_cs; reg 7: reg 3:0 a; reg 2:0add; always（posedge clk） add=add+1; end always（add） case （add） 0:begin a=sec_ge; led7_cs=

13、8b11111110;end 1:=sec_shi;b11111101; 2:=10; led7_csb11111011; 3:=min_ge; led7_csb11110111; 4:=min_shi;b11101111; 5:b11011111; 6:=hours_ge; led7_csb10111111; 7:=hours_shi;b01111111; default:led7_csb11111111; endcase always（a） case（a）led7b11000000;b11111001;b10100100;b10110000;b10011001;b10010010;b100

14、00010;b11111000; 8:b10000000; 9:b10010000; 10: endcaseendmodule参考文献：1 程 周：可编程序控制器原理与应用，高等教育出版社，2006.4，P3-P72 袁本荣、刘万春、贾云得、朱玉文：微计算机信息（测控仪表自动化），2004年6期3 吴中俊、黄永红：可编程序控制器原理及应用，机械工业出版社，2008.8 , P52-P574 王兆义：实时服务可编程序控制器教程，机械工业出版社，2007.7, P15-P27 5 彭保、范婷婷、马建国：微计算机信息，2004年10期6 徐大诏、XU Da-zhao：信息技术，2009年12期7 潘松，EDA实用教程，科学出版社，2004年 8 朱如琪，数字电子技术基础，华中科技出版社，2005