南京理工大学EDA2实验报告

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EDA(二)实验报告第1页共23页南京理工大学EDA(二)实验报告学号:姓名:学院:指导老师:时间:2014年11月30日EDA(二)实验报告第2页共23页摘要:本实验通过使用QuartusⅡ软件,并结合数字逻辑电路的知识设计多功能数字钟,可以实现正常的时、分、秒的计数功能,分别由六个数码管显示计时,可以利用开关实现系统的计时保持、清零和校分、校时、校星期的功能。同时,该电路系统还可以完成在59'53'',59'55'',59'57''低音报时,59'59''高音报时的基本功能。在此基础上,本实验还设计了扩展功能,包括星期计时、校星期以及通过开关与门电路切换到秒表计时的功能。我原本还尝试设计闹钟的功能,但是闹钟的扩展功能还不够完善,目前完成了切换显示部分,但是报时还存在缺陷。在利用QuartusⅡ进行相应的设计、仿真、调试后下载到SmartSOPC实验系统上验证设计的正确性。关键词:QuartusII,数字钟,分频,计时显示,保持清零,校分校时校星期,报时,星期计数,秒表Abstract:ThisexperimentisbasedonQuartusⅡ,withthehelpofknowledgeregardingthedigitallogiccircuitsandsystemdesign,todesignamultifunctionaldigitalclock.Thebasicfunctionofthemultifunctionaldigitalclockisa24-hourtimer,andtheexacttimecanbeshowedbysixledlights.Alsowecanachievethefunctionsliketimekeeping,clearingandtimeandweekadjustingbyusingtheswitches.Beyondthebasicfunction,Iimprovedthemultifunctionaldigitalclockanditcanbeepinlowfrequencyat59'53'',59'55'',59'57''andinhighfrequencyat59'59''.BasedonEDA(二)实验报告第3页共23页thisthebasicdesign,Ialsodesignextrafunctions,includingweektimer,week-timeadustingandthestopwatchwhichcanbeexchangedbyusingtheswitchsandseveralcircuitsoflogicanddoors.AlsoIintendedtodesignthealarmclock.,butunfortunately,theextrafunctionofalarmclockisnotperfect.Currently,Ijusthavefinishedthefunctionscontainingthepartsofexchangeanddisplay.Butthepartofbeepingstillneedsimproved.AllthedesigningandsimulatingworkarebasedonQuartusⅡ.Afteralltheworkfinishedoncomputer,IdownloadedthefinalcircuittoSmartSOPCexperimentsystemtotesttheaccuracyofthedesign.Keywords:QuartusⅡ,digitalclock,reckonbytimeanddisplay,timekeepingandclearing,timeadjusting,chiming,weektimer,stopwatchEDA(二)实验报告第4页共23页目录一、题目简介...................................................................................................................................5二、设计要求...................................................................................................................................5三、方案论证...................................................................................................................................5四、设计原理...................................................................................................................................61脉冲发生器...........................................................................................................................62计数器设计...........................................................................................................................93计时电路、校正电路.........................................................................................................124报时电路.............................................................................................................................155译码显示器.........................................................................................................................16五、附加功能.................................................................................................................................181星期功能.............................................................................................................................182秒表功能.............................................................................................................................183倒计时器.............................................................................................................................184开关复用.............................................................................................................................195切换电路.............................................................................................错误!未定义书签。06选择电路.............................................................................................错误!未定义书签。0六、调试仿真和下载.....................................................................................................................21七、实验感想.................................................................................................................................22八、参考文献.................................................................................................................................23EDA(二)实验报告第5页共23页一、题目简介设计一个数字计时器,可以完成00:00:00到23:59:59的计时功能,并在控制电路的作用并在控制电路的作用下具有保持、清零、快速校时、快速校分、整点报时等功能。我们设计的电路在原有基础上增加了星期显示,校星期,秒表和60秒倒计时器的功能。二、设计要求1、基本电路1、能进行正常的时、分、秒计时功能;2、分别由六个数码管显示时分秒的计时;3、K1是系统的使能开关(K1=0正常工作,K1=1时钟保持不变);4、K2是系统的清零开关(K2=0正常工作,K2=1时钟的分、秒全清零);5、K3是系统的校分开关(K3=0正常工作,K3=1时可以快速校分);6、K4是系统的校时开关(K4=0正常工作,K4=1时可以快速校时)2、提高电路1、秒表2、60秒倒计时器1、Kjxq是校星期开关(Kjxq=0正常工作,Kjxq=1校星期)2、Kmb是秒表切换开关(Kmb=1切换到秒表功能)3、Kdj是倒计时器切换开关(Kdj=1切换到倒计时器功能)三、方案论证多功能数字时钟功能结构:多功能数字计时器是由脉冲发生电路、消颤电路、计时电路、秒表电路、倒计时电路、译码显示电路、报时电路、切换电路、选择电路和控制电路等几部分组成的,控制电路按要求可由校分校时电路、清零电路和保持电路组成。数字计时器的基本功能是计时,首先需要振荡时间的脉冲信号。实验可用的振荡频率为48MHZ,通过分频可获得所需频率(1Hz,2Hz,500Hz,1KHz,1MHZz,其中1MHZ是以后实验所要用到的)。设计一个模60计数器,1HZ的脉冲进行秒计数;分位也是模60计数器,通过秒的进位脉冲产生;时位是模24计数器,通过分进位脉冲产生。显示功能通过译码器,根据计时器的信号进行动态显示。校分校时功能通过逻辑门电路控制,通过控制使能端进行计数校分。为实现其可靠性,采用了防抖动开关。保持功能是通过逻辑门控制秒的使能端,使其暂停计时。整点报时功能是通过组合逻辑门实现,当有设定好的高低电平出现时,选通,将设好频率送入蜂鸣器。星期功能由模7计数器构成,1~6为顺序计时,星期日显示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