數(shù)字邏輯課程設(shè)計---多功能數(shù)字鐘

1、<p>　　數(shù)字邏輯電路課程設(shè)計報告</p><p><b>　　——多功能數(shù)字鐘</b></p><p>　　數(shù)字邏輯電路課程設(shè)計報告</p><p><b>　　——多功能數(shù)字鐘</b></p><p><b>　　設(shè)計任務(wù)與要求</b></p>&

2、lt;p>　　擁有正常的時·分·秒功能。</p><p>　　能利用實(shí)驗(yàn)板上的按鍵實(shí)現(xiàn)校時·校分·及清零功能。</p><p>　　能利用實(shí)驗(yàn)板上的揚(yáng)聲器做整點(diǎn)報時。</p><p><b>　　鬧鐘功能。</b></p><p>　　在MAXPLUS2中采用層次化設(shè)計方法進(jìn)

3、行設(shè)計。</p><p>　　完場全部電路設(shè)計后在實(shí)驗(yàn)板上下裝，驗(yàn)證設(shè)計課題的正確性。</p><p>　　多功能數(shù)字鐘的總體設(shè)計框圖</p><p><b>　　3.設(shè)計方案</b></p><p>　　根據(jù)總體設(shè)計框圖，可以將整個系統(tǒng)分為6個模塊來實(shí)現(xiàn)，分別是計時模塊·校時模塊·整點(diǎn)報時模塊

4、83;分頻模塊·動態(tài)顯示模塊及鬧鐘模塊。</p><p><b>　　計時模塊</b></p><p>　　該模塊的設(shè)計相對簡單，使用一個二十四進(jìn)制和兩個六十進(jìn)制計數(shù)器級聯(lián)，構(gòu)成數(shù)字鐘的基本框架。二十四進(jìn)制計數(shù)器用于計時，六十進(jìn)制計數(shù)器用于計分與計秒。只要給秒計數(shù)器一個1HZ的時鐘脈沖，則可以進(jìn)行正常的計時。分計數(shù)器以秒計數(shù)器的進(jìn)位作為計數(shù)脈沖，小時計數(shù)器以

5、分計數(shù)器的進(jìn)位作為計數(shù)脈沖。</p><p><b>　　二十四進(jìn)制原理圖</b></p><p><b>　　生成的器件圖</b></p><p>　　六十進(jìn)制計數(shù)器原理圖</p><p><b>　　生成的器件圖</b></p><p><b&

6、gt;　　校時模塊</b></p><p>　　校時模塊設(shè)計要求實(shí)現(xiàn)校時·校分以及秒清零的功能。</p><p>　　按下校時鍵，小時計數(shù)器迅速遞增以調(diào)至所需的小時位。</p><p>　　按下校分鍵，分計數(shù)器迅速遞增以調(diào)至所需要的分位。</p><p>　　按下清零鍵將秒計數(shù)器清零。</p><p&

7、gt;　　可以選擇實(shí)驗(yàn)板上的三個脈沖按鍵進(jìn)行鎖定。</p><p>　　對此模板的設(shè)計，有三個需要注意的問題：</p><p>　　在校分時，分計數(shù)器的計數(shù)不應(yīng)對小時產(chǎn)生影響，因而需要屏蔽此時分計數(shù)器的進(jìn)位信號以防止小時計數(shù)器計數(shù)。</p><p>　　按鍵“抖動”的消除。</p><p>　　所謂“抖動”是指一次按鍵時的彈跳現(xiàn)象，通常實(shí)驗(yàn)板

8、中按鍵所用的開關(guān)為機(jī)械彈性開關(guān)，由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，按鍵開關(guān)在閉合時并不能馬上接通，而斷開時也不能馬上斷開，使得閉合及斷開的瞬間伴隨一系列的電壓抖動，從而導(dǎo)致本來一次按鍵，希望計數(shù)一次，結(jié)果因?yàn)槎秳佑嫈?shù)多次，且次數(shù)隨機(jī)，這樣嚴(yán)重影響了時間的校對。</p><p>　　消除抖動較為簡單的方法是利用觸發(fā)器，比如可以使用D觸發(fā)器進(jìn)行消抖，原因在于，D觸發(fā)器邊沿觸發(fā)，則在除去時鐘邊沿到來前一瞬間之外的絕大部分時間都不

9、能輸入，自然消除了抖動。</p><p>　　計時采用1HZ的脈沖驅(qū)動計數(shù)器計數(shù)，而校對時間時應(yīng)選用相對頻率較高的信號計數(shù)器已達(dá)到快速校對時間的目的。這兩種計數(shù)脈沖之間需要進(jìn)行選擇切換。兩種脈沖信號用二路選擇器進(jìn)行選擇，選擇條件為是否按鍵。</p><p>　　計時與校時模塊的原理圖：</p><p><b>　　整點(diǎn)報時模塊</b></

10、p><p>　　該模塊的功能要求是：計時到59分50秒時，每隔兩秒一次低音報時，整點(diǎn)時進(jìn)行高音報時，可以將報時信號接到實(shí)驗(yàn)板上的揚(yáng)聲器輸出。而以不同頻率的脈沖信號區(qū)分低音和高音報時。比如此時可以用500HZ信號進(jìn)行低音報時，用1KHZ作為高音報時信號。</p><p>　　此時報時的條件是計數(shù)器計數(shù)至所要求的時間點(diǎn)，因而需要實(shí)現(xiàn)一個比較模塊，將分計數(shù)器和秒計數(shù)器的輸出連接比較模塊輸入端完成比較

11、過程</p><p>　　報時模塊的VHDL描述：</p><p>　　報時模塊的生成器件圖：</p><p><b>　　分頻模塊</b></p><p>　　本模塊中需要用到多種不同頻率的脈沖信號，上至高音報時信號，下至1KHZ的計秒脈沖。所有這些脈沖信號均可以通過一個基準(zhǔn)頻率分頻器生產(chǎn) ?；鶞?zhǔn)頻率分頻器就是一個進(jìn)制

12、很大的計數(shù)器，利用計數(shù)器的分頻動能，從而不同的輸出位得到不同的脈沖信號。</p><p>　　分頻器的生成器件圖：</p><p>　　分頻模塊實(shí)現(xiàn)的原理圖</p><p><b>　　動態(tài)顯示模塊</b></p><p>　　時間的顯示需要用到6個數(shù)碼管，如果實(shí)驗(yàn)板上有可用的靜態(tài)數(shù)碼管有6個或者6個以上，則很容易實(shí)現(xiàn)顯

13、示，只需要將小時高位到秒低位共6組輸出按順序鎖定到6個數(shù)碼管上即可。但如果資源不足，則無法完整顯示6位時間。在這種情況下，需要采用動態(tài)掃描的方式實(shí)現(xiàn)時間的顯示。</p><p>　　在動態(tài)掃描下，所用的數(shù)碼管對應(yīng)同一組七段碼，每一個數(shù)碼管有一個選擇端控制點(diǎn)亮或者熄滅，如果全部點(diǎn)亮，則都顯示相同的數(shù)字，如要實(shí)現(xiàn)6位不同時間的顯示，則可以利用人的視覺缺陷。</p><p>　　具體來講，可以在

14、6個不同的時間段分別將每組時間經(jīng)過七段譯碼后輸出到6個數(shù)碼管，當(dāng)某一組時間的七段碼到達(dá)時，只點(diǎn)亮對應(yīng)位置上的數(shù)碼管，顯示相應(yīng)的數(shù)字；下一組循環(huán)將相鄰一組時間的七段碼送至數(shù)碼管，同樣只點(diǎn)亮相應(yīng)位置的數(shù)碼管，6次一循環(huán)，形成一個掃描序列。只要掃描頻率超過人眼的視覺暫留頻率（24HZ），就可以達(dá)到點(diǎn)亮單個數(shù)碼管，卻能享有6個同時顯示的視覺效果，人眼辨別不出來差別，而且掃描頻率越高，顯示的越穩(wěn)定。</p><p>　　動

15、態(tài)顯示模塊生成器件圖：</p><p>　　動態(tài)顯示模塊VHDL描述：</p><p>　　無鬧鐘的數(shù)字鐘原理圖：</p><p><b>　　鬧鐘模塊</b></p><p>　　鬧鐘模塊要求數(shù)字鐘計時到任意所設(shè)定的時間均能驅(qū)動揚(yáng)聲器報時。該模塊的設(shè)計應(yīng)考慮到以下幾個問題。</p><p>　　

16、設(shè)定的鬧鐘的時間應(yīng)使用新的計數(shù)器進(jìn)行儲存，與正常的計數(shù)器互不干擾。</p><p>　　新二十四進(jìn)制計數(shù)器原理圖：</p><p>　　新六十進(jìn)制計數(shù)器原理圖：</p><p>　　與正常的計時狀態(tài)的顯示切換?？梢栽O(shè)定一個按鍵，用于選擇是將計時時間還是鬧鐘時間顯示到動態(tài)顯示模塊上。</p><p>　　新的動態(tài)顯示模塊VHDL描述：</

17、p><p>　　新的動態(tài)顯示模塊生成器件圖：</p><p>　　應(yīng)實(shí)現(xiàn)一個比較模塊，當(dāng)計時到與鬧鐘時間相等時，則驅(qū)動揚(yáng)聲器鳴叫。</p><p>　　比較模塊的VHDL描述：</p><p>　　比較模塊生成器件圖：</p><p>　　鬧鐘響聲應(yīng)限定在一分鐘中內(nèi)，且 在這段時間內(nèi)應(yīng)隨時可以通過按鍵取消鬧時狀態(tài)。<

18、/p><p>　?。?）將上述6個功能模塊分別加以實(shí)現(xiàn)，連接成如圖所示的頂層原理圖，編譯后鎖定管腳下載驗(yàn)證結(jié)果。</p><p>　　多功能數(shù)字時鐘完整原理圖：</p><p>　　數(shù)字邏輯電路課程設(shè)計總結(jié)</p><p>　　通過半年的理論知識學(xué)習(xí)，對數(shù)字邏輯電路這門課程有了基本的了解，并學(xué)到一些知識。但是并沒有很深入的研究，更沒有思考過如何去

19、運(yùn)用所學(xué)的知識，所以平時的學(xué)習(xí)中總有一些馬馬虎虎。不過有了數(shù)邏的課程設(shè)計，見到那么先進(jìn)的儀器，并自己能做一些簡單的操作，感覺自己這樣才像一個大學(xué)生，心中有一種自豪感，成就感。在做課程設(shè)計的過程中，對課本上的知識有了更加深入的了解，自己哪里不會，就積極主動的去看，去思考，發(fā)現(xiàn)原來這門課還是很有趣，有用的。有時間真希望把電子密碼鎖也做了。另外，在做的過程中，出現(xiàn)了很多錯誤，多于這些錯誤，分析出錯的原因，找出錯誤，并改掉，這種思維模式對以后的