第一篇：數字鐘課設任務書

課程設計任務書

一、設計課題

數字鐘

二、設計時間

2011年 6 月 20日至2011年 6 月 24日

三、設計內容及要求

1、設計要求

1)時間以24小時為一個周期； 2)能顯示時、分、秒，24小時制；

3)有校時功能，可以分別對時及分進行單獨校時，使其校正到標準時間； 4)計時過程具有報時功能，當時間到達整點前5秒進行蜂鳴報時； 5)為了保證計時的穩定及準確須由晶體振蕩器提供表針時間基準信號。6)在完成上述設計內容的基礎上，可以自行設計一些附加功能。注意：硬件資源的節約，否則器件內資源會枯竭。

2、工作任務與要求

1)搜集有關資料，進行方案設計，畫出總體設計框圖，說明搶答器由哪些相對獨立的功能模塊組成，標出各個模塊之間互相聯系，并以文字對原理作輔助說明。

2)進行電路參數分析、論證，以及電路可靠性分析。3)設計各個功能模塊的電路圖，加上原理說明。

4）在驗證各個功能模塊基礎上，對整個電路的元器件和布線，進行合理布局，畫出總體電路圖。

3、設計報告正文內容要求

1）設計目的。2）設計指標。3）設計方案及論證。

4)畫出設計的原理框圖，并要求說明該框圖的工作過程及每個模塊的功能。5)畫出各功能模塊的電路圖，加上原理說明（例如搶答門及控制電路，鎖存器及譯碼顯示原理等）。

6)畫出總布局接線圖（集成塊按實際布局位置畫，關鍵的連接應單獨畫出，集成塊的引腳須按實際位置畫，并注明名稱。）

7)元器件清單。

胡靜波

第二篇：單片機課設任務書

《微機應用原理及接口技術》課程設計

一、課程設計題目匯總： 題目

一、數字輸入與顯示器

題目二、十六進制加法計算器 題目四、十進制加法計算器

題目

五、單片機8255矩陣式鍵盤接口電路設計 題目

六、LED、步進電機和喇叭的控制 題目

七、實時時鐘 題目

八、智能搶答器

題目

九、檢測與報警系統的設計 題目

十、自動交通管理系統

題目

十一、基于單片機的函數發生器設計和開發 題目十二 單片機主從式多機串口通信

二、各題設計任務：

題目

一、數字輸入與顯示器

設計一鍵盤顯示裝置，鍵盤上只需定義16個十六進制數字鍵，其它鍵不定義無響應。

要求按下數字鍵后，相應的數字信息在顯示器上予以顯示。(擴展:可連續輸入,將多個輸入值同時顯示或總顯示最新的輸入的功能切換)

題目二、十六進制加法計算器

設計一鍵盤顯示裝置，鍵盤上除需定義16個十六進制數字鍵外還要相應的功能鍵，其它鍵不定義無響應。利用此系統可分別可輸入解雇單位十六進制被加數與加數，實現兩數相加并將結果顯示出來。(擴展:兩位無符號16進制數相加,如溢出蜂鳴器響)

題目四、十進制加法計算器

設計一鍵盤顯示裝置，鍵盤上除需定義10個十進制數字鍵外還要相應的功能鍵，其它鍵不定義無響應。利用此系統可分別可輸入十進制被加數與加數，實現兩數相加并將結果以十進制形式顯示出來。(擴展:多位10進制數相加)題目

五、單片機8255矩陣式鍵盤接口電路設計

用PROTEUS設計出顯示系統的硬件圖，再進行程序設計。最后在PROTEUS軟件內完成軟硬件的調試。實現按下相應的鍵后，在LED上顯示出來。

題目六 單片機碼值轉換

設計鍵盤顯示功能，鍵盤上定義16個進制數字鍵及相應功能鍵，要求將輸入的單個16進制數轉換成對應的二進制，十進制，8進制顯示.題目六：LED、步進電機和喇叭的控制

一、設計目的

利用所學單片機的理論知識進行軟硬件整體設計，鍛煉學生理論聯系實際、綜合應用的能力。

二、設計內容：單片機對LED、步進電機和喇叭的控制。

三、設備和器材：單片機最小開發系統，4個按鍵開關、4個LED指示燈、一個4相步進電機、一個蜂鳴片等。其他器件任選。

四、設計要求：

1、設計接口電路，將這些外設構成一個簡單的單片機應用系統，畫出接口的連接圖。

2、編寫下列控制程序

① 上電后，4個LED二極管依次循環點亮。

② 單獨按下開關1，步進電機正向慢走50，反向快走100步，依次循環。

③ 同時開關2，開關3時，步進電機來回走100步，然后揚聲器發聲10次，依次循環。

④ 單獨按下開關4時，步進電機先慢走50步，揚聲器響2聲，停留50秒，揚聲器再響兩聲，最后停機。

題目七：實時時鐘

一、設計目的

利用所學單片機的理論知識進行軟硬件整體設計，鍛煉學生理論聯系實際、綜合應用的能力。

二、設計內容：以單片機為控制器，采用定時器中斷的方法，設計一個一天24小時進制的實時時鐘，并用6個發光二極管分別顯示時、分、秒的記時，且整點報時（幾點鐘報幾下）。

三、設備和器材：單片機最小系統，一片8155或8255、6個共陽的七段發光二極管由8155驅動（對于實驗系統），一個風鳴片等其他器件任選。

四、設計要求：

1、設計硬件接口電路，將以上硬件構成一個簡單的單片機應用系統，畫出接口的連接圖。

2、編寫驅動軟件，實現以下功能：

① 采用定時器中斷的方法，設計一個一天24小時進制的實時時鐘； ② 用6個發光二極管分別顯示時、分、秒的記時； ③ 能進行整點報時。

④ 可以從鍵盤中預置、修改時鐘值。

題目

八、智能搶答器

一、設計目的

利用所學單片機的理論知識進行軟硬件整體設計，鍛煉學生理論聯系實際、綜合應用的能力。

二、設計內容：設計基于單片機的6人搶答器，并編程實現其功能.三、設備和器材：單片機最小開發系統，中斷控制器8259A一片（自選），并行接口8255A一片或8155（用單片機開發板），發光二極管12只（紅，黃各6只），LED數碼管若干只，按鈕或按鍵10個，其他器件任選。

四、設計要求：

1、設計硬件接口電路，將這些外設構成一個簡單的單片機應用系統，畫出接口的連接圖。

2、編寫下列控制程序

① 1—6號手中先按下按鈕者，LED數碼管顯示其選手號碼（后按下無效），且計時開始，1秒停止計時。

② 由裁判掌握，若回答正確，該選手對應黃燈亮，否則紅燈亮。③ 回答正確時，記分牌加10分，不正確減10分（初始分100分）

題目九：檢測與報警系統的設計

一、設計目的

利用所學單片機的理論知識進行軟硬件整體設計，鍛煉學生理論聯系實際、綜合應用的能力。

二、設計內容：以單片機為控制器，采用中斷方式，對2路0-5V的模擬電壓進行循環采集，采集的數據送LED顯示，并存入內存。超過界限時指示燈閃爍。

三、設備和器材：單片機最小開發系統、一路模擬直流電壓信號、ADC0809芯片，6個共陽的七段發光二極管由8155驅動。其他器件任選。

四、設計要求：

1、設計接口電路，將這些外設構成一個簡單的單片機應用系統，畫出接口的連接圖。

2、編寫程序實現下列功能：

① 對2路模擬信號輸入實行循環采集，每路連續采集16次，取平均值。

② 分別設定每一路的上限值，若采集的平均值超過該界限值，則對應通道的指示燈閃爍10次后一直亮，指示燈閃爍時喇叭發聲，以示警告。③ 采集的數據送LED顯示，并存入內存。

題目十：自動交通管理系統一、設計目的

利用所學單片機的理論知識進行軟硬件整體設計，鍛煉學生理論聯系實際、綜合應用的能力。

二、設計內容：設計用單片機控制的十字路口交通燈及撞紅燈報警控制系統，并實現這些功能。

三、設備和器材

計算機、51單片機最小系統板、并行接口芯片8255A一片或8155（自選），發光二極管紅、綠、藍各4只，2只LED數碼管，顯示時間秒，ADC0809一片）其他器件任選。

四、設計要求

1、設計接口電路，將這些外設構成一個簡單的單片機應用系統，畫出接口的連接圖。

2、編寫程序實現下列功能：

用紅、綠、黃三支共兩組發光二極管表示交通信號燈，利用單片機模擬有時間顯示的定時交通信號燈控制管理。信號燈的變化規律可如下：

① 放行線：綠燈亮放行25秒，黃燈亮警告5秒，然后紅燈亮禁止。② 禁示線：紅燈亮禁止30秒，然后綠燈亮放行。

③ 當某一方向的紅燈亮時，若該方向有車通過，則用揚聲器聲報警。（撞紅燈信號可用3-5V模擬量表示）

④ 同時用2位數碼管進行30秒鐘遞減時間顯示。

題目十一：基于單片機的函數發生器設計和開發

一、設計目的

利用所學單片機的理論知識進行軟硬件整體設計，鍛煉學生理論聯系實際、綜合應用的能力。

二、設計內容：以單片機為基礎，設計并開發能輸出多種波形（正弦波、三角波、鋸齒波、脈沖波、梯形波等）且頻率、幅度可變的函數發生器。

三、設備和器材：單片機最小開發系統，DAC0832一片，運算放大器，其他器件任選。

四、設計要求：

1、設計接口電路，將這些外設構成一個簡單的單片機應用系統，畫出接口的連接圖。

2、編寫控制程序，實現下列功能： ① 能輸出正弦波、三角波、鋸齒波、梯形波、脈沖波。② 能根據鍵盤命令進行波形切換。

③ 能根據鍵盤命令對輸出波形的頻率、幅度進行控制調節。

題目十二 單片機主從式多機串口通信

可以實現波特率的調節，利用鍵盤輸入從機地址，實現主機與從機之間的數據傳輸，并可以將傳輸的數據送顯示。

三、課程設計總體要求：

（1）（2）（3）（4）（5）（6）畫出硬件電路原理圖 畫出軟件程序框圖 編寫控制程序 上機調試、運行

機房檢驗編程結果、并提問 遞交的課程設計報告（打印稿），軟件應有適當的注釋。

四、課程設計論文參考格式 [ 注： 論文各部分具體格式要求按學校文件要求執行 ]

1、課程設計任務書

2、論文目錄

3、正文部分 [設計的具體內容：可分為硬件設計(含電路圖)、軟件設計(含程序流程圖)]

4、調試過程

5、設計小結，心得體會

6、附錄：（1）程序清單，后附程序注釋；（2）硬件連線圖

五、組織安排

注意：每個題目每個班最多安排３個學生，學生可以2人（不超過2人）一組。

實驗地點：電氣學院機房 實驗地點：測控實驗室

第三篇：單片機課設任務書

《微機應用原理及接口技術》課程設計

一、課程設計題目匯總： 題目

一、數字輸入與顯示器

題目二、十六進制加法計算器

題目三、四字節有符號數的乘除運算 題目四、十進制加法計算器

題目

五、單片機8255矩陣式鍵盤接口電路設計

題目六 單片機碼值轉換

題目

七、LED、步進電機和喇叭的控制 題目

八、實時時鐘 題目

九、智能搶答器 題目

十、數據采集系統

題目

十一、自動交通管理系統

題目

十二、基于單片機的函數發生器設計和開發 題目

十三、模擬電壓比較器 題目

十四、串口通訊

題目

十五、基于AT89S52的溫度測量顯示系統設計 題目

十六、基于單片機的16*16點陣LED漢字顯示屏

二、各題設計任務：

題目

一、數字輸入與顯示器

設計一鍵盤顯示裝置，鍵盤上只需定義16個十六進制數字鍵，其它鍵不定義無響應。

要求按下數字鍵后，相應的數字信息在顯示器上予以顯示。(擴展:可連續輸入,將多個輸入值同時顯示或總顯示最新的輸入的功能切換)

題目二、十六進制加法計算器

設計一鍵盤顯示裝置，鍵盤上除需定義16個十六進制數字鍵外還要相應的功能鍵，其它鍵不定義無響應。利用此系統可分別可輸入解雇單位十六進制被加數與加數，實現兩數相加并將結果顯示出來。(擴展:兩位無符號16進制數相加,如溢出蜂鳴器響)

題目

三、雙字節有符號數的乘除運算

已知兩個數雙字節的有符號數，（以補碼表示）。最高字節的最高位為符號位。編寫程序完成兩數的乘除運算。結果顯示出來，直接在單片機的內存中查看結果。(擴展:可以分高八位和低八位顯示)題目四、十進制加法計算器

設計一鍵盤顯示裝置，鍵盤上除需定義10個十進制數字鍵外還要相應的功能鍵，其它鍵不定義無響應。利用此系統可分別可輸入十進制被加數與加數，實現兩數相加并將結果以十進制形式顯示出來。(擴展:多位10進制數相加)題目

五、單片機8255矩陣式鍵盤接口電路設計

用PROTEUS設計出顯示系統的硬件圖，再進行程序設計。最后在PROTEUS軟件內完成軟硬件的調試。實現按下相應的鍵后，在LED上顯示出來。(擴展:可連續輸入,將多個輸入值同時顯示或總顯示最新的輸入的功能切換)

題目六 單片機碼值轉換

設計鍵盤顯示功能，鍵盤上定義16個進制數字鍵及相應功能鍵，要求將輸入的單個16進制數轉換成對應的二進制，十進制，8進制顯示.題目七：LED、步進電機和喇叭的控制

一、設計目的

利用所學單片機的理論知識進行軟硬件整體設計，鍛煉學生理論聯系實際、綜合應用的能力。

二、設計內容：單片機對LED、步進電機和喇叭的控制。

三、設備和器材：單片機最小開發系統，4個按鍵開關、4個LED指示燈、一個4相步進電機、一個蜂鳴片等。其他器件任選。

四、設計要求：

1、設計接口電路，將這些外設構成一個簡單的單片機應用系統，畫出接口的連接圖。

2、編寫下列控制程序

① 上電后，4個LED二極管依次循環點亮。

② 單獨按下開關1，步進電機正向慢走50，反向快走100步，依次循環。

③ 同時開關2，開關3時，步進電機來回走100步，然后揚聲器發聲10次，依次循環。

④ 單獨按下開關4時，步進電機先慢走50步，揚聲器響2聲，停留50秒，揚聲器再響兩聲，最后停機。

題目八：實時時鐘

一、設計目的

利用所學單片機的理論知識進行軟硬件整體設計，鍛煉學生理論聯系實際、綜合應用的能力。

二、設計內容：以單片機為控制器，采用定時器中斷的方法，設計一個一天24小時進制的實時時鐘，并用6個發光二極管分別顯示時、分、秒的記時，且整點報時（幾點鐘報幾下）。

三、設備和器材：單片機最小系統，一片8155或8255、6個共陽的七段發光二極管由8155驅動（對于實驗系統），一個峰鳴片等其他器件任選。

四、設計要求：

1、設計硬件接口電路，將以上硬件構成一個簡單的單片機應用系統，畫出接口的連接圖。

2、編寫驅動軟件，實現以下功能：

① 采用定時器中斷的方法，設計一個一天24小時進制的實時時鐘； ② 用6個發光二極管分別顯示時、分、秒的記時； ③ 能進行整點報時。

④ 可以從鍵盤中預置、修改時鐘值。

題目

九、智能搶答器

一、設計目的

利用所學單片機的理論知識進行軟硬件整體設計，鍛煉學生理論聯系實際、綜合應用的能力。

二、設計內容：設計基于單片機的6人搶答器，并編程實現其功能.三、設備和器材：單片機最小開發系統，中斷控制器8259A一片（自選），并行接口8255A一片或8155

（用單片機開發板），發光二極管12只（紅，黃各6只），LED數碼管若干只，按鈕或按鍵10個，其他器件任選。

四、設計要求：

1、設計硬件接口電路，將這些外設構成一個簡單的單片機應用系統，畫出接口的連接圖。

2、編寫下列控制程序

① 1—6號手中先按下按鈕者，LED數碼管顯示其選手號碼（后按下無效），且計時開始，1秒停止計時。

② 由裁判掌握，若回答正確，該選手對應黃燈亮，否則紅燈亮。③ 回答正確時，記分牌加10分，不正確減10分（初始分100分）

題目十：檢測與報警系統的設計

一、設計目的

利用所學單片機的理論知識進行軟硬件整體設計，鍛煉學生理論聯系實際、綜合應用的能力。

二、設計內容：以單片機為控制器，采用中斷方式，對2路0-5V的模擬電壓進行循環采集，采集的數據送LED顯示，并存入內存。超過界限時指示燈閃爍。

三、設備和器材：單片機最小開發系統、一路模擬直流電壓信號、ADC0809芯片，6個共陽的七段發光二極管由8255驅動。其他器件任選。

四、設計要求：

1、設計接口電路，將這些外設構成一個簡單的單片機應用系統，畫出接口的連接圖。

2、編寫程序實現下列功能：

① 對2路模擬信號輸入實行循環采集，每路連續采集16次，取平均值。

② 分別設定每一路的上限值，若采集的平均值超過該界限值，則對應通道的指示燈閃爍10次后一直亮，指示燈閃爍時喇叭發聲，以示警告。③ 采集的數據送LED顯示，并存入內存。

題目十一：自動交通管理系統一、設計目的

利用所學單片機的理論知識進行軟硬件整體設計，鍛煉學生理論聯系實際、綜合應用的能力。

二、設計內容：設計用單片機控制的十字路口交通燈及撞紅燈報警控制系統，并實現這些功能。

三、設備和器材

計算機、51單片機最小系統板、并行接口芯片8255A一片或8155（自選），發光二極管紅、綠、藍各4只，2只LED數碼管，顯示時間秒，ADC0809一片）其他器件任選。

四、設計要求

1、設計接口電路，將這些外設構成一個簡單的單片機應用系統，畫出接口的連接圖。

2、編寫程序實現下列功能：

用紅、綠、黃三支共兩組發光二極管表示交通信號燈，利用單片機模擬有時間顯示的定時交通信號燈控制管理。信號燈的變化規律可如下：

① 放行線：綠燈亮放行25秒，黃燈亮警告5秒，然后紅燈亮禁止。② 禁示線：紅燈亮禁止30秒，然后綠燈亮放行。

③ 當某一方向的紅燈亮時，若該方向有車通過，則用揚聲器聲報警。（撞紅燈信號可用3-5V模擬量表示）

④ 同時用2位數碼管進行30秒鐘遞減時間顯示。

題目十二：基于單片機的函數發生器設計和開發

一、設計目的

利用所學單片機的理論知識進行軟硬件整體設計，鍛煉學生理論聯系實際、綜合應用的能力。

二、設計內容：以單片機為基礎，設計并開發能輸出多種波形（正弦波、三角波、鋸齒波、脈沖波、梯形波等）且頻率、幅度可變的函數發生器。

三、設備和器材：單片機最小開發系統，DAC0832一片，運算放大器，其他器件任選。

四、設計要求：

1、設計接口電路，將這些外設構成一個簡單的單片機應用系統，畫出接口的連接圖。

2、編寫控制程序，實現下列功能：

① 能輸出正弦波、三角波、鋸齒波、梯形波、脈沖波。② 能根據鍵盤命令進行波形切換。

③ 能根據鍵盤命令對輸出波形的頻率、幅度進行控制調節。

題目十三

模擬電壓比較器

一、實驗目的

利用所學單片機的理論知識進行軟硬件整體設計，鍛煉學生理論聯系實際、綜合應用的能力。

二、設計內容：在單片機系統上實現對電壓量的采集、比較和現實報警的功能。

三、設備和器材：

計算機、MCS-51系統單片機最小系統板、喇叭、74ls164和2片LED數碼管。其他器件任選。

四、設計要求

1、設計接口電路，將這些外設構成一個簡單的單片機應用系統，畫出接口的連接圖。

2、編寫下列控制程序

①利用鍵盤調節設定的電壓闕值。

②利用單片機串口通信方式0的輸出的數據驅動74ls164，進而驅動2塊LED數據管以16進制數現實設定的電壓值。

③A/D的通道0對輸入電壓進行采樣。當輸入電壓值超過了設定值，單片機的P1.0交替輸出1KHz和500Hz的方波驅動喇叭發出警笛聲。

題目

十四、串口通訊

單片機多機通信，要求實現至少一臺主機與兩臺從機的通信，具體要求如下： １．主機發從機地址，地址相符的從機將指示燈置亮

２。主機發數據，要求主機和從機同時顯示發送和接收的數據，從而驗證數據傳輸的準切性。３．從機發數據，主機接收驗證正確性同２

利用鍵盤來切換不同的程序功能。

題目

十五、基于AT89S52的溫度測量顯示系統設計

1、實驗目的

利用所學單片機的理論知識進行軟硬件整體設計，鍛煉學生理論聯系實際、綜合應用的能力。設計內容：單片機為控制核心，設計水溫度控制器的硬件電路；基于keil編程開發環境實現自動溫控的軟件設計。

2、設備和器材：

計算機、MCS-51系統單片機最小系統板、DS12B20和多片LED數碼管。其他器件任選。

3、設計要求

1、設計接口電路，將這些外設構成一個簡單的單片機應用系統，畫出接口的連接圖。

2、編寫下列控制程序 3.設計的基本要求

０）（１）測量水溫，精度為１Ｃ，范圍為０～９９Ｃ（２）三位數碼管顯示實時水溫。

（３）可預設水溫控制點，當水加熱到該水溫時自動斷電，當水溫低于該水溫時自動上電加熱。（４）用鍵盤模擬水位。

（５）無水自動斷電和報警功能。

題目

十六、基于單片機的16*16點陣LED漢字顯示屏

一、實驗目的

利用所學單片機的理論知識進行軟硬件整體設計，鍛煉學生理論聯系實際、綜合應用的能力。

二、設計內容：在單片機系統上實現對電壓量的采集、比較和現實報警的功能。

三、設備和器材：

計算機、MCS-51系統單片機最小系統板、74HC595、74ls138、MATRIX-8*8-GREEN。其他器件任選。

四、設計要求

1、設計接口電路，將這些外設構成一個簡單的單片機應用系統，畫出接口的連接圖。

2、編寫下列控制程序

3、設計的基本要求：

可顯示單個固定漢字（擴展：多展多片16*16LED，實現多漢字顯示/漢字移動顯示）

三、課程設計總體要求：

（1）（2）（3）（4）（5）（6）畫出硬件電路原理圖 畫出軟件程序框圖 編寫控制程序 上機調試、運行

機房檢驗編程結果、并提問 遞交的課程設計報告（打印稿），軟件應有適當的注釋。

四、課程設計論文參考格式 [ 注： 論文各部分具體格式要求按學校文件要求執行 ]

1、課程設計任務書

2、論文目錄

3、正文部分 [設計的具體內容：可分為硬件設計(含電路圖)、軟件設計(含程序流程圖)]

4、調試過程

5、設計小結，心得體會

6、附錄：（1）程序清單，后附程序注釋；（2）硬件連線圖

五、組織安排

注意：每個題目每個班最多安排３個學生，學生可以2人（不超過2人）一組。

實驗地點：電氣學院機房

實驗地點：測控實驗室

課程設計周上機調試時間安排：

星期一：上午

1班

下午

2班 星期二：上午

２班

下午

１班 星期三：上午

１班

下午

２班 星期四：上午

1班

下午

2班 星期五（老師檢查）：上午

１，２班

下午

交課設報告

第四篇：簡易數字鐘-任務書（精選）

鄭州科技學院

數字電子技術課程設計任務書

專業11通信工程班級 2班學號 201151050姓名 XXX

一、設計題目數字電子時鐘設計

二、設計任務與要求

1.顯示時、分、秒，可以24小時制，具有記憶功能。

2.具有校時功能，分別對小時和分鐘單獨校時，對分鐘校時的時候，最大分鐘不向小時進位；

3.為了保證計時準確，由晶體振蕩器提供標準時間的基準信號。

三、參考文獻

[1] 閻石.數字電子技術基礎[M].北京：高等教育出版社,2006

[2] 陳先龍.電子技術基礎實驗[M].北京：國防工業出版社,2006

[3] 陳光明.電子技術課程設計與綜合實訓[M].北京：北京航空航天大學出版社,2007

[4] 謝自美.電子線路設計·實驗·測試[M].武漢：華中科技大學出版社,2006

四、設計時間至年月日

指導教師簽名：

年月日

第五篇：VHDL實現數字鐘課設報告[推薦]

東北大學信息學院

課程設計報告

課程設計題目：用VHDL語言實現數字鐘的設計

班 級：電子1001班 學 號：20102594 姓 名：劉云飛

指導老師：李世平、李寧

設計時間：2012年12月

東北大學信息學院

摘要

隨著EDA技術的發展，EDA在通信、電子等領域占有十分重要的地位。本設計介紹了基于VHDL語言的數字鐘的設計。數字鐘的功能是對年、月、日、時、分、秒、星期，以及鬧鐘時、分的預置；在正常計數時的時、分與鬧鐘設定的時、分相同時，實現報時，同時以stop和pass鍵對鬧鐘進行停止及延遲響鈴的控制;在整點的時候led燈閃爍一下。其中，用set脈沖的不同實現對預置，正常計時，鬧鐘的控制。Set為1~12分別控制顯示年月日、預置年月日、時分秒、星期、顯示時分秒、預置鬧鐘時分、顯示鬧鐘預置的時分。預置時用up的高、低電平實現對各預置量的加、減控制。將1KHZ的時鐘進行分頻為1HZ，實現每次脈沖為1秒。經仿真和驗證顯示，此數字鐘切實可行，可以實現顯示時間和鬧鐘的功能。

關鍵詞：VHDL語言，數字鐘，預置

東北大學信息學院

目錄

摘 要............................................................2

1、設計目的.........................................................4

2、設計內容和要求...................................................4

3、設計原理.........................................................4

3.1 數字鐘功能介紹..........................................................................................................4 3.2 數字鐘設計原理..........................................................................................................5

4、VHDL程序設計.....................................................6

4.1 整體設計思路................................................................................................................6 4.2 各模塊設計方法............................................................................................................7 4.2.1 頂層模塊...............................................................................................................7 4.2.2 其他模塊...............................................................................................................8 4.2.3 程序包模塊.........................................................................................................13

5、仿真與分析......................................................13

5.1 仿真結果....................................................................................................................13 5.2 仿真分析....................................................................................................................16

6、課程設計總結....................................................16

7、參考文獻........................................................17

東北大學信息學院

1、設計目的

掌握利用可編程邏輯器件和EDA設計工具進行電子系統設計的方法。

2、設計內容和要求

用VHDL語言實現數字鐘的設計，要求設計實現一個具有帶預置數的數字鐘，具有顯示年月日時分秒的功能。用6個數碼管顯示時分秒，set按鈕產生第一個脈沖時，顯示切換年月日，第2個脈沖到來時可預置年份，第3個脈沖到來時可預置月份，依次第4、5、6、7個脈沖到來時分別可預置日期、時、分、秒，第 8個脈沖到來后預置結束，正常工作，顯示的是時分秒。Up為高電平時，upclk有脈沖到達時，預置位加1。否則減1。

3、設計原理 3.1 數字鐘功能介紹

數字鐘具有計時、預置、報時的功能。以不同的set脈沖控制各個功能。

（1）在計時功能中，數字鐘實現對年月日時分秒即星期的計時，并可以通過LED數碼管分別顯示年月日、或時分秒、或星期、或鬧鐘的時分。

（2）在預置功能中，可以通過UP鍵對各需要預置的量進行控制。UP=1時，進行“加”控制，UP=0時，進行“減”控制。

（3）在報時功能中，分為整點報時和設置時間報時。其中整點報時以ce作為使能輸入端，在整點時燈進行一秒閃爍；設置時間報時以enable作為使能輸入端，enable=1時設置時間報時功能啟動，在鬧鐘預置時間與時鐘當前時間相同時報時，若此時按下stop，鬧鐘立即停止并不再響鈴，若按下pass，則鬧鐘立即停止，但三分鐘后再響，如此循環5次后不再響鈴，若什么都不按，鬧鐘響鈴持續1分鐘。

東北大學信息學院

3.2 數字鐘設計原理

本設計功能有8個子模塊：分頻模塊、時分秒模塊、日模塊、年月模塊、鬧鐘預置模塊、星期模塊、響鈴模塊。通過元件例化由頂層文件timekeeper綜合。

整體設計框圖及外觀圖如（圖 3-1）及（圖3-2）

圖3-1 數字鐘設計整體框圖

東北大學信息學院

圖3-2 數字鐘外觀圖

4、VHDL程序設計

4.1 整體設計思路

采用自上而下的方法進行整體設計。整個設計共分為8個模塊，通過頂

層文件timekeeper元件例化將8個模塊各個端口對應相連。在設計各個模塊時所用到的其它運算方法等放于work庫中，通過程序包及程序包體的方式對所使用函數進行定義。

主要使用的語句有：元件例化語句，過程語句，信號賦值語句，if語句，case語句（在狀態機中）。

圖（4-1）表示了個模塊的連接及連接是所用到的觸發器等。

東北大學信息學院

圖4-1

整體結構圖

4.2 各模塊設計方法

4.2.1 頂層模塊

頂層模塊timekeeper是.對對所有模塊的綜合。

它包含的功能是：通過元件例化連接各模塊；實現對鬧鐘控制位sp2的控制；實現鬧鐘的整點報時閃爍。

輸入端：up

全局加減選擇，控制預置時的加減

setpin 設定選擇

東北大學信息學院

upclk 加減觸發

f1000 時鐘輸入

輸出端：a0~d1 八位數碼管控制引腳的輸出

z

整點報時輸出 4.2.2 其他模塊

1、時分秒模塊

時分秒模塊h_m_s是對時、分、秒正常計時（set=0 or 1 or 12）和預置時分秒（set=5 or 6 or 7）的實現。

分和秒由兩個六十進制實現，時由24進制實現。當時間達到23時59分59秒時，時分秒全部歸零，進位位ov由零變為1，通過管腳連接到date模塊的時鐘計數信號clk0，開啟date模塊。

2、日的模塊

日的模塊date實現日子進行正常計時（set=0 or 1 or 12）和預置（set=4）。

由于每月的天數與月份、年份有關，故需判斷年月。(1)(2)(3)當1、3、5、7、8、10、12月時，每月31天，使用31進制。當4、6、9、11月時，每月30天，使用30進制。當2月時，分閏年和平年。閏年29天，平年28天。

閏年和平年的判斷方法是：由于通過年月模塊傳輸的年份為兩位BCD碼。若高位信號為“xxx0”且低位信號為“xx00”或高位信號為“xxx1”且低位信號為“xx10”，則可判定為閏年，否則為平年。

以上各月，當日期至月底時返回1，進位位ov變為1通過管腳連接年月模塊的時鐘計數信號clk0，開啟年月模塊。

3、年月模塊

年月模塊year_mon實現年月正常計時（set=0 or 1 or 12）和年、月的預置（set=2 or 3）。

月為12進制，當達到12時變回為1，同時使年份進1。由兩位BCD碼表示年份，故可以表示100年之年的所有年，為100進制。

東北大學信息學院

圖4-2 year_mon和date模塊的電路連接圖

4、星期模塊

星期模塊week的功能是實現對星期的計時（set=0 or 1 or 12）和預置（set=8）。為七進制。

圖4-3 week模塊的RTL

5、鬧鐘模塊

東北大學信息學院

鬧鐘模塊alarm是對鬧鐘時和分的預置（set=10 or 11）。時為24進制，分為60進制。

圖4-3 alarm模塊的RTL

另外，在頂層模塊timekeeper，當鬧鐘預置時間與計時時間相同時（僅時、分），鬧鐘響鈴，當不對其進行任何操作時，響鈴維持1分鐘。響鈴方式見4.2.7響鈴模塊。

6、響鈴模塊

響鈴模塊alarm是對鬧鐘響鈴的控制。其中主要包含：

Enable：當enable=1時，鬧鐘可以工作。

Sp2 ：當頂層模塊鬧鐘時間與計時相等時，sp2=1，響鈴開啟。Stop ：鬧鐘停止并不再響鈴。

Pass ：鬧鐘停止但三分鐘后再響，循環5次。Sp ：響鈴輸出。Sp=1時響鈴，sp=0時不響。本模塊主要使用的方法是狀態機。相應狀態轉換圖如下：

東北大學信息學院

圖 4-4 響鈴模塊狀態轉換圖

在狀態t_pass時，使用計數的方法實現對3分鐘，5次循環的計數。

圖 4-5 計數的流程圖

東北大學信息學院

圖4-6 speak模塊的RTL

7、分頻模塊

分頻模塊fenpin使輸入為1KHZ時鐘信號時，接入電路經分頻后仍能按1HZ即1s計數。

圖4-7 fenpin模塊的RTL

8、顯示模塊

顯示模塊led即七段數碼管的顯示電路。

東北大學信息學院

圖4-8 led模塊的RTL 4.2.3 程序包模塊

程序模塊是對各模塊所用到的函數的定義，通過程序包package定義時、日、月、年等的增減函數（procedure），并用程序包體package body具體說明函數的內容。通過use.work.pac.all語句調用程序包，使程序書寫更加方便簡潔。

5、仿真與分析

5.1 仿真結果

1、h_m_s模塊

東北大學信息學院

表示當up=1時，時鐘時（set=5）、分（set=6）、秒（set=7）從0開始加。

圖 5-1

2、date模塊

以下為對應月份截圖。另外，當日期由最末變為1時，ov進1以控制year_mon模塊。

（1）大月：每月31天。

圖5-2-1（2）小月：每月30天。

圖5-2-2（3）平年2月：每月28天。

東北大學信息學院

圖5-2-3（3）閏年2月：每月29天。

圖5-2-4

3、year_mon模塊

圖5-3

4、week模塊

前半部分up=1，為加，1~7，后半部分up=0，為減，6~1

圖5-4

5、alarm模塊

下圖反映對鬧鐘時（set=10）、分（set=11）的預置，up=1為加。

圖 5-5

6、speak模塊

（1）按下pass

由下圖可見，當時間相同sp為高電平；按下pass后sp變為低電平，三分鐘

東北大學信息學院

后sp又為高電平。

圖5-6-1（2）按下stop

由下圖可見，當時間相同時sp為高電平，按下stop后sp變為低電平。

圖 5-6-2

5.2 仿真分析

各模塊仿真均可實現，且波形顯示可以實現預想的功能。

6、課程設計總結

通過這次的課程設計，我又一次系統的復習了VHDL語言，通過實踐對VHDL語言和EDA技術有了更具現實性應用性的了解，并熟練了相關軟件的使用方法。

此次課程設計的內容是數字鐘，我學會了如何利用元件例化將各個模塊結合起來，而不是一味的想起一個功能設計一個功能，而是有一個總體的自上而下的設計，建立基本的設計框圖（如圖 3-1），再進行具體的設計。

在程序調試的過程中，出現了很多的問題。我發現往往是一行出現了錯誤導致了接下來一系列錯誤的出現。

還有在仿真中出現錯誤的紅線，并出現了‘U’字符，全都是未設置初值所致。而在設置初值時仍然出現了問題。最開始我想定義一個clr信號，當clr為高電平時各功能清零，但是在實際仿真時，由于常常要看在月末或類似23時59分59秒這樣的時刻是否有進位信號進為高電平，從零開始顯然讓仿真變的十

東北大學信息學院

分麻煩，如果可以直接賦初值到接近進位的時刻就會讓仿真變得簡便。即使用信號賦初值的方法對信號進行賦初值，既解決錯誤又利于仿真。

在最后對頂層仿真時出現了很多的問題，最后發現都是未對應的問題。當然，我的設計還有很多不足的地方。比如有一處的競爭冒險產生的毛刺沒有解決。最開始是將speak模塊控制信號sp2的相關程序寫在了alarm模塊，仿真時發現在一處出現了毛刺，在對鬧鐘進行預置時分時的第一個時間都未足一個時鐘周期（如圖 5-5）。后來我想是否因為alarm模塊有兩個process進程，就將sp2的相關程序挪到了頂層模塊，但是最后還是沒有實現。咨詢了一下同學們，他們都說這沒有問題，不需要解決，所以就沒有解決這個問題。

此次課程設計我學到了很多，但是我覺得應該放在剛剛考完EDA之后，那時候對只是記得比較清楚，不像在這次設計時很多知識都想不起來了。其他的對我幫助都很大。

7、參考文獻 李景華，杜玉遠等著.可編程邏輯器件與EDA技術.沈陽：東北大學出版社，2000 2 齊懷印等.高級邏輯器件與設計.北京：電子工業出版社，1996 3 可編程邏輯器件與數字系統設計[M].北京航天航空大學出版社,1999 4 劉真,畢才術.數字邏輯與計算機設計[M ]北京:高等教育出版社,2002 5 王小軍.VHDL簡明教程[M].北京:清華大學出版社,1997