第一篇：05附件2課程設(shè)計任務(wù)書-數(shù)字時鐘設(shè)計(2013)

課程設(shè)計任務(wù)書

學(xué)生姓名：專業(yè)班級：指導(dǎo)教師：工作單位：題目: 數(shù)字時鐘設(shè)計初始條件：

1． 運用所學(xué)的模擬電路和數(shù)字電路等知識；

2． 用到的元件：實驗板、電源、連接導(dǎo)線、74系列芯片、555芯片或微處理器等。

要求完成的主要任務(wù):

1． 設(shè)計一個有“時”，“分”，“秒”（23小時59分59秒）顯示且具有校時功能的電子鐘；

2． 擴(kuò)展功能：整點報時即在某分某秒能輸出某一音頻信號；

3． 嚴(yán)格按照課程設(shè)計說明書要求撰寫課程設(shè)計說明書。

時間安排：

第1天下達(dá)課程設(shè)計任務(wù)書，根據(jù)任務(wù)書查找資料；

第2～4天進(jìn)行方案論證，軟件模擬仿真并確定設(shè)計方案；第5天提交電路圖，經(jīng)審查后領(lǐng)取元器件；

第6～8天組裝電路并調(diào)試，檢查錯誤并提出問題；

第9～11天結(jié)果分析整理，撰寫課程設(shè)計報告，驗收調(diào)試結(jié)果； 第12～14天補(bǔ)充完成課程設(shè)計報告和答辯。

指導(dǎo)教師簽名：2013年 6月23日 系主任（或責(zé)任教師）簽名：2013年 6月23日

第二篇：數(shù)字電子時鐘課程設(shè)計2

數(shù)字電子時鐘課程設(shè)計

題目：

數(shù)字電子時鐘課程設(shè)計

目錄

一、設(shè)計任務(wù)及設(shè)計要求…………………………………………（3）

二、設(shè)計方案論證

…………………………..………….（3）1.總體方案及框圖 2.各部分論證

三、單元電路設(shè)計…………………………………………………（4）1.振蕩器 ………………………………………………………（4）2.秒、分、時計數(shù)器…………………………………………（5）

3.顯示譯碼/驅(qū)動器和LED七段數(shù)碼顯示管……………….（6）

4.分頻器……………………………………………………（7）5.報時電路…………………………………………………（9）

四、總體電路設(shè)計及原理………………………………………（13）

五、元器件明細(xì)表………………………………………………（10）

六、心得體會……………………………………………………（11）

七、參考文獻(xiàn)……………………………………………………（11）

一、設(shè)計任務(wù)及設(shè)計要求 1.設(shè)計任務(wù)

數(shù)字電子鐘的邏輯電路 2.設(shè)計要求

（1）由晶振電路產(chǎn)生1HZ的校準(zhǔn)秒信號。

（2）設(shè)計一個有“時”、“分”、“秒”（23小時59分59秒）顯示切且具有校時、校分、校秒的功。

（3）整點報時功能。要求整點差10秒開始每隔1秒鳴叫一次，共五次，每次持續(xù)時間為一秒，前五次為500赫茲的聲音，最后依次為1000赫茲的聲音。（4）用中小規(guī)模集成電路組成電子鐘，并在實驗箱上進(jìn)行組裝和調(diào)試。（5）劃出框圖和邏輯電路圖，寫出設(shè)計，實驗總結(jié)報告。

二、設(shè)計方案論證

數(shù)字鐘原理框圖如圖1所示，電路一般包括以下幾個部分：振蕩器、分頻器、譯碼顯示電路、時分秒計數(shù)器、校時電路、報時電路。

圖一

對于各個部分而言

數(shù)字鐘計時的標(biāo)準(zhǔn)信號應(yīng)該是頻率相當(dāng)穩(wěn)定的1HZ秒脈沖，所以要設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)時間源。?

數(shù)字鐘計時周期是24小時，因此必須設(shè)置24小時計數(shù)器，他應(yīng)由模為60的秒計數(shù)器和分計數(shù)器及模為24的時計數(shù)器組成，秒、分、時由七段數(shù)碼管顯示。?

為使數(shù)字鐘走時與標(biāo)準(zhǔn)時間一致，校時電路是必不可少的。設(shè)計中采用開關(guān)控制校時直接用秒脈沖先后對“時”“分”“秒”計數(shù)器進(jìn)行校時操作。?

能進(jìn)行整點報時。在從59分50秒開始，每隔2秒鐘發(fā)出一次低音“嘟”的信號，連續(xù)五次，最后一次要求最高音“嘀”的信號，此信號結(jié)束即達(dá)到正點。?

三、單元電路設(shè)計 1.各獨立功能部件的設(shè)計（1）、振蕩器 振蕩器是計時器的核心，其作用是產(chǎn)生一個標(biāo)準(zhǔn)頻率的脈沖信號振蕩頻率的精度和 穩(wěn)定度決定了數(shù)字鐘的質(zhì)量。第一種方 案采用石英晶體振蕩器，如圖二。使用 振蕩頻率為32768HZ的石英晶體和反 向器構(gòu)成一個穩(wěn)定性極好、精度較高 的時間信號源。改變電容C可以

圖 二

石英晶體振蕩器

振蕩器的頻率進(jìn)行微調(diào)，再通過一個反相器，輸出32768HZ的方波將此方波的頻率進(jìn)行15次二分頻后，在輸出端剛好可得到頻率為1HZ的脈沖信號。

第二種方案如圖三采用集成電路555定時器與RC組成的多諧振蕩器。輸出的脈沖頻率為fS=1/[(R1+2R2)C1ln2]=1KHZ，周期T=1/fS=1ms。若參數(shù)選擇：R1=R2=10K歐姆，C1=47uF時，可以得到秒脈沖信號。

圖三 方波信號發(fā)生器

附555定時器的功能表 輸

出 輸

出

閥值輸入（v11）觸發(fā)輸入（v12）復(fù)位（RD）輸出（VO）發(fā)電管T × × 0 0 導(dǎo)通

<2/3VCC <1/3VCC 1 1 截止 >2/3VCC >1/3VCC 1 0 導(dǎo)通 <2/3VCC >1/3VCC 1 不變 不變

（2）秒、分、時計數(shù)器

U1到U6 六個74LS161構(gòu)成數(shù)字鐘的秒、分、時計數(shù)器。

U1、U2共同構(gòu)成秒計數(shù)器，它由兩個74LS161構(gòu)成六--十進(jìn)制的計數(shù)器，如圖四。U1作為秒個位十進(jìn)制計數(shù)器，它的復(fù)位輸入RD、和置位輸入LD都接低電平，秒信號脈沖作為計數(shù)脈沖輸入到CP1端，輸出端C控制U2秒十位計數(shù)器的計數(shù)脈沖輸入。Q1、Q2、Q3、Q4作為秒個位的計時值送至秒個位七段顯示譯碼/驅(qū)動器。?

U2作為秒十位六進(jìn)制計數(shù)器，它的計數(shù)脈沖輸入受到秒個位U1的控制，其計數(shù)器使能端EP、ET與U1的輸出端C相連接。當(dāng)U2計數(shù)器計到0011，即清零信號到復(fù)位輸入端時，Q1、Q2、Q3、Q4輸出的都是零。Q1、Q2、Q3、Q4作為秒十位的計時值送至秒十位七段顯示譯碼/驅(qū)動器。U3、U4分別構(gòu)成分個位十進(jìn)制和分十位六進(jìn)制計數(shù)器，如圖四。U3、U4與U1、U2的連接方法相似。當(dāng)計數(shù)器輸出為01011001狀態(tài)，U3（U1）、U4（U2）的LD端同時為“0”，使計數(shù)器立即返回到00000000狀態(tài)。這樣就構(gòu)成了六十進(jìn)制計數(shù)器。?

圖四 六十進(jìn)制計數(shù)器

U5、U6共同構(gòu)成時計數(shù)器，它由兩個74LS161構(gòu)成六十進(jìn)制的計數(shù)器?

如圖五。U5作為時十位計數(shù)器，它的復(fù)位輸入RD、和置位輸入LD都接低電平，時信號脈沖作為計數(shù)脈沖輸入到CP1端，輸出端C控制U6秒十位計數(shù)器的計數(shù)脈沖輸入。Q1、Q2、Q3、Q4作為秒個位的計時值送至秒個位七段顯示譯碼/驅(qū)動器。當(dāng)計數(shù)器輸出為00100100狀態(tài)，U5、U6的LD端同時為“0”，使計數(shù)器立即返回到00000000狀態(tài)。這樣就構(gòu)成了二十四進(jìn)制計數(shù)器。

U12

圖五

二十四進(jìn)制計數(shù)器

（3）顯示譯碼/驅(qū)動器和LED七段數(shù)碼顯示管

六個74LS248集成電路構(gòu)成數(shù)字鐘的七段數(shù)碼顯示管顯示譯碼/驅(qū)動器。74LS248七段顯示譯碼器輸出高電平有效，將8421BCD碼譯成七段（a、b、c、d、e、f、g）輸出，用以直接驅(qū)動LED七段數(shù)碼顯示對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。74LS248的顯示功能：

顯示功能見功能表的上半部分。[DCBA]是二進(jìn)制碼輸入，要正確的執(zhí)行顯示功能，有關(guān)的功能端必須接合適的邏輯電平，這些功能端的作用隨后介紹。對于0～9輸入，[DCBA]相當(dāng)BCD8421碼。當(dāng)超過9以后，譯碼器仍然有字型輸出，具體見圖六。當(dāng)[DCBA]=1111時，數(shù)碼管熄滅。實驗時要在筆劃段電極串聯(lián)電阻，以保護(hù)LED數(shù)碼管。表1 中規(guī)模顯示譯碼器74LS248的功能表 十進(jìn)制

或功能 輸

入

輸

出

D

C

B

A

a

b

c

d

e

f

g 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 H H H H H H H H H H H H H H H H H ′ ′ ′ ′ ′ ′ ′ ′ ′ ′ ′ ′ ′

′ L

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L

圖六 74LS248顯示字型與輸入的對應(yīng)關(guān)系

如圖七，六個LED七段數(shù)碼顯示管利用不同發(fā)光段組合的方式顯示不同數(shù)碼，都采用+5V電源作為每段發(fā)光二極管的驅(qū)動電源。需要發(fā)光的段為高電平，不發(fā)光的段為低電平。設(shè)計中采用共陰極數(shù)碼管，每段發(fā)光二極管的正向降壓，隨顯示光的顏色有所不同，通常約2V～3V，點亮電流在5～10mA。六個LED七段數(shù)碼顯示管分別顯示秒個位、十位；分個位、十位；時個位、十位的計數(shù)十進(jìn)制數(shù)

圖七 顯示譯碼/驅(qū)動器和數(shù)碼顯示管（4）分頻器

分頻器電路是由三個74LS90構(gòu)成，如圖八。74LS90是異步十進(jìn)制計數(shù)器，它由一個一位二進(jìn)制計數(shù)器和一個異步五進(jìn)制計數(shù)器組成。將QA與CP2相連，計數(shù)脈沖由CP1端輸入，輸出由QA～QD引出，即得到十進(jìn)制計數(shù)器。只有在復(fù)位輸入R0(1)= R0(2)=0和置位輸入S9(1)= S9(2)=0時，才能夠在計數(shù)脈沖（下降沿）作用下實現(xiàn)二—五—十進(jìn)制加計算。因為要對輸入的脈沖進(jìn)行三次10分頻，三片74LS90的復(fù)位輸入R0(1)、R0(2)和置位輸入S9(1)、S9(2)都接低電平。振蕩器輸出的方波脈沖計數(shù)器作為U1的CP1端的輸入時鐘脈沖，U1的QD端的輸出脈沖作為U2的CPA端的輸入時鐘脈沖，U2的QD端的輸出脈沖作為U3的CP1端的輸入時鐘脈沖，U3的QD端的輸出脈沖fO=fS/103???????=1HZ，即為秒信號方波脈沖，成為秒、分、時計數(shù)器的計數(shù)脈沖和時間校準(zhǔn)信號。

將JK觸發(fā)器的J、K端都接在高電平，Qn+1=JQn+KQn=Qn,每輸入一個時鐘脈沖后，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)一次，觸發(fā)器處于計數(shù)狀態(tài)。經(jīng)過觸發(fā)器的二分頻，Q端輸出為500HZ的脈沖作為低音脈沖。

經(jīng)過U1、U2計數(shù)器的二次十分頻，輸出的脈沖頻率為10HZ，作為秒校時脈沖。

圖八

分頻器 附74LS90二—五—十進(jìn)制計數(shù)器功能圖 復(fù)位輸入 置位輸入 輸出

R0(1)R0(2)S9(1)S9(2)QA QB QC QD H H L × L L L L H H × L L L L L × × H H H L L H L × L × 計數(shù) L × × L 計數(shù) × L L × 計數(shù) × L × L 計數(shù)

JK觸發(fā)器的功能表 J K Qn Qn+1 說明 0 0 0 0 輸出狀態(tài)不變 1

0 1 0 0 輸出狀態(tài)與J端狀態(tài)相同

0 0 0 1 輸出狀態(tài)與K端狀態(tài)相同

1 1 0 1 每輸入一個脈沖輸出狀態(tài)改變一次

0

（五）報時電路

整點報時電路要求在每個整點發(fā)出音響，因此需要對每個整點進(jìn)行時間譯碼，以其輸出驅(qū)動音響控制電路。如圖九。

若要在每一整點發(fā)出五低音、一高音報時，需要對59分50秒到59分59秒進(jìn)行時間譯碼。QD4～QA4是分十位輸出，QD3～QA3是分個位輸出，QD2～QA2是秒十位輸出，QD1～QA1秒個位輸出。在59分時，A= QC4 QA4 QD3 QA3=1；在50秒時，B= QC2 QA2=1；秒個位為0、2、4、6、8秒時，QA1=0,C= QA1=1；因而F1=ABC= QC4QA4 QD3 QA3 QC2 QA2 QA1僅在59分50秒、52秒、54秒、56秒、58秒時等于1，故可以用F1作低音的控制信號。當(dāng)計數(shù)器每計到59分59秒時，A= QC4 QA4 QD3QA3=1,D= QC2 QA2 QD1 QA1=1,此時F2=AD=1。把F2接至JK觸發(fā)器控制端J端，CP端加秒脈沖，則再計1秒到達(dá)整點時F3=1,故可用F3作一次高音控制信號。

用F1控制5次低音、F3控制高音，經(jīng)音響放大器放大，每當(dāng)“分”和“秒”計數(shù)器累計到59分50、52、54、56、58秒發(fā)出頻率為500HZ的五次低音，0分0秒時發(fā)出頻率為1000HZ的一次高音，每次音響的時間均為一秒鐘，實現(xiàn)了整點報時的功能。

圖九

整點報時電路

四、原理圖（見最后一頁）

五、元器件明細(xì)表

序號 元器件名稱 型號規(guī)格 數(shù)量（個）備注 U0 集成定時器 5G555定時器 1 構(gòu)成多諧振蕩器 U1～U6 同步加法計數(shù)器 74161 6 構(gòu)成模加法計數(shù)器 U7～U9 異步十進(jìn)制計數(shù)器 74LS90 3 構(gòu)成分頻器

U10 七端顯示譯碼器 74LS248 6 分別顯示秒、分、時的數(shù)字 U11～U12 與非門 多輸入與非門 2 U13 J-K觸發(fā)器

C1、C2 電容C1=C2=104pf R1 R2 電阻R1 =2K、R2=5.1K R、R` 電阻R=1k,R`=47 U14 U20 門器件 非門 1

U15～U19 門器件 與門 6 多輸入與門 U21～U23 門器件 與非門 3 多輸入與非門 U24 觸發(fā)器 J-K觸發(fā)器 1 U25 晶體三級管 U26 喇叭實現(xiàn)鬧鈴

六、設(shè)計體會

在整個課程設(shè)計完后，總的感覺是：有收獲。以前上課都是上一些最基本的東西，而現(xiàn)在卻可以將以前學(xué)的東西作出有實際價值的東西。在這個過程中，我的確學(xué)得到很多在書本上學(xué)不到的東西，如：如何利用現(xiàn)有的元件組裝得到設(shè)計要求，如何找到錯誤的原因，如何利用計算機(jī)來畫圖等等。但也遇到了不少的挫折，有時遇到了一個錯誤怎么找也找不到原因所在，找了老半天結(jié)果卻是芯片的管腳接錯了，有時更是忘接電源了。在學(xué)習(xí)中的小問題在課堂上不可能犯，在動手的過程中卻很有可能犯。特別是在接電路時，一不小心就會犯錯，而且很不容易檢查出來。但現(xiàn)在回過頭來看，還是挺有成就感的。

七、參考文獻(xiàn)

姚福安.電子電路設(shè)計與實踐.山東科學(xué)技術(shù)出版社第一版.2002 楊志亮.電路原理圖設(shè)計技術(shù).西北工業(yè)大學(xué)出版社第一版.2003 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)..高等教育出版社第四版.1998 童詩白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).高等教育出版社第三版.2001 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ).高等教育出版社.2002 蘇止麗.數(shù)字電子電路實驗.武漢理工大學(xué).2003 陳明義.電子技術(shù)課程設(shè)計使用教程 中南大學(xué)出版社第一版.2002

回答者： 命途多舛0913-一

級

2008-1-5 21:54

數(shù)字電子時鐘課程設(shè)計

題目： 數(shù)字電子時鐘課程設(shè)計

目 錄

一、設(shè)計任務(wù)及設(shè)計要求…………………………………………（3）

二、設(shè)計方案論證 …………………………..………….（3）

1.總體方案及框圖

2.各部分論證

三、單元電路設(shè)計…………………………………………………（4）

1.振蕩器 ………………………………………………………（4）

2.秒、分、時計數(shù)器…………………………………………（5）

3.顯示譯碼/驅(qū)動器和LED七段數(shù)碼顯示管……………….（6）

4.分頻器……………………………………………………（7）

5.報時電路…………………………………………………（9）

四、總體電路設(shè)計及原理………………………………………（13）

五、元器件明細(xì)表………………………………………………（10）

六、心得體會……………………………………………………（11）

七、參考文獻(xiàn)……………………………………………………（11）

一、設(shè)計任務(wù)及設(shè)計要求

1.設(shè)計任務(wù)

數(shù)字電子鐘的邏輯電路

2.設(shè)計要求

（1）由晶振電路產(chǎn)生1HZ的校準(zhǔn)秒信號。

（2）設(shè)計一個有“時”、“分”、“秒”（23小時59分59秒）顯示切且具有校時、校分、校秒的功。

（3）整點報時功能。要求整點差10秒開始每隔1秒鳴叫一次，共五次，每次持續(xù)時間為一秒，前五次為500赫茲的聲音，最后依次為1000赫茲的聲音。

（4）用中小規(guī)模集成電路組成電子鐘，并在實驗箱上進(jìn)行組裝和調(diào)試。

（5）劃出框圖和邏輯電路圖，寫出設(shè)計，實驗總結(jié)報告。

二、設(shè)計方案論證

數(shù)字鐘原理框圖如圖1所示，電路一般包括以下幾個部分：振蕩器、分頻器、譯碼顯示電路、時分秒計數(shù)器、校時電路、報時電路。

圖一

對于各個部分而言

數(shù)字鐘計時的標(biāo)準(zhǔn)信號應(yīng)該是頻率相當(dāng)穩(wěn)定的1HZ秒脈沖，所以要設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)時間源。?

數(shù)字鐘計時周期是24小時，因此必須設(shè)置24小時計數(shù)器，他應(yīng)由模為60的秒計數(shù)器和分計數(shù)器及模為24的時計數(shù)器組成，秒、分、時由七段數(shù)碼管顯示。?

為使數(shù)字鐘走時與標(biāo)準(zhǔn)時間一致，校時電路是必不可少的。設(shè)計中采用開關(guān)控制校時直接用秒脈沖先后對“時”“分”“秒”計數(shù)器進(jìn)行校時操作。? 能進(jìn)行整點報時。在從59分50秒開始，每隔2秒鐘發(fā)出一次低音“嘟”的信號，連續(xù)五次，最后一次要求最高音“嘀”的信號，此信號結(jié)束即達(dá)到正點。?

三、單元電路設(shè)計

1.各獨立功能部件的設(shè)計

（1）、振蕩器

振蕩器是計時器的核心，其作用是產(chǎn)生一個標(biāo)準(zhǔn)頻率的脈沖信號振蕩頻率的精度和

穩(wěn)定度決定了數(shù)字鐘的質(zhì)量。第一種方

案采用石英晶體振蕩器，如圖二。使用

振蕩頻率為32768HZ的石英晶體和反

向器構(gòu)成一個穩(wěn)定性極好、精度較高的時間信號源。改變電容C可以

圖 二 石英晶體振蕩器

振蕩器的頻率進(jìn)行微調(diào)，再通過一個反相器，輸出32768HZ的方波將此方波的頻率進(jìn)行15次二分頻后，在輸出端剛好可得到頻率為1HZ的脈沖信號。

第二種方案如圖三采用集成電路555定時器與RC組成的多諧振蕩器。輸出的脈沖頻率為fS=1/[(R1+2R2)C1ln2]=1KHZ，周期T=1/fS=1ms。若參數(shù)選擇：R1=R2=10K歐姆，C1=47uF時，可以得到秒脈沖信號。

圖三 方波信號發(fā)生器

附555定時器的功能表

輸 出 輸 出

閥值輸入（v11）觸發(fā)輸入（v12）復(fù)位（RD）輸出（VO）發(fā)電管T × × 0 0 導(dǎo)通

<2/3VCC <1/3VCC 1 1 截止

>2/3VCC >1/3VCC 1 0 導(dǎo)通

<2/3VCC >1/3VCC 1 不變 不變

（2）秒、分、時計數(shù)器

U1到U6 六個74LS161構(gòu)成數(shù)字鐘的秒、分、時計數(shù)器。

U1、U2共同構(gòu)成秒計數(shù)器，它由兩個74LS161構(gòu)成六--十進(jìn)制的計數(shù)器，如圖四。U1作為秒個位十進(jìn)制計數(shù)器，它的復(fù)位輸入RD、和置位輸入LD都接低電平，秒信號脈沖作為計數(shù)脈沖輸入到CP1端，輸出端C控制U2秒十位計數(shù)器的計數(shù)脈沖輸入。Q1、Q2、Q3、Q4作為秒個位的計時值送至秒個位七段顯示譯碼/驅(qū)動器。?

U2作為秒十位六進(jìn)制計數(shù)器，它的計數(shù)脈沖輸入受到秒個位U1的控制，其計數(shù)器使能端EP、ET與U1的輸出端C相連接。當(dāng)U2計數(shù)器計到0011，即清零信號到復(fù)位輸入端時，Q1、Q2、Q3、Q4輸出的都是零。Q1、Q2、Q3、Q4作為秒十位的計時值送至秒十位七段顯示譯碼/驅(qū)動器。

U3、U4分別構(gòu)成分個位十進(jìn)制和分十位六進(jìn)制計數(shù)器，如圖四。U3、U4與U1、U2的連接方法相似。當(dāng)計數(shù)器輸出為01011001狀態(tài)，U3（U1）、U4（U2）的LD端同時為“0”，使計數(shù)器立即返回到00000000狀態(tài)。這樣就構(gòu)成了六十進(jìn)制計數(shù)器。?

圖四 六十進(jìn)制計數(shù)器

U5、U6共同構(gòu)成時計數(shù)器，它由兩個74LS161構(gòu)成六十進(jìn)制的計數(shù)器? 如圖五。U5作為時十位計數(shù)器，它的復(fù)位輸入RD、和置位輸入LD都接低電平，時信號脈沖作為計數(shù)脈沖輸入到CP1端，輸出端C控制U6秒十位計數(shù)器的計數(shù)脈沖輸入。Q1、Q2、Q3、Q4作為秒個位的計時值送至秒個位七段顯示譯碼/驅(qū)動器。當(dāng)計數(shù)器輸出為00100100狀態(tài)，U5、U6的LD端同時為“0”，使計數(shù)器立即返回到00000000狀態(tài)。這樣就構(gòu)成了二十四進(jìn)制計數(shù)器。

U12 圖五 二十四進(jìn)制計數(shù)器

（3）顯示譯碼/驅(qū)動器和LED七段數(shù)碼顯示管

六個74LS248集成電路構(gòu)成數(shù)字鐘的七段數(shù)碼顯示管顯示譯碼/驅(qū)動器。74LS248七段顯示譯碼器輸出高電平有效，將8421BCD碼譯成七段（a、b、c、d、e、f、g）輸出，用以直接驅(qū)動LED七段數(shù)碼顯示對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。74LS248的顯示功能：

顯示功能見功能表的上半部分。[DCBA]是二進(jìn)制碼輸入，要正確的執(zhí)行顯示功能，有關(guān)的功能端必須接合適的邏輯電平，這些功能端的作用隨后介紹。對于0～9輸入，[DCBA]相當(dāng)BCD8421碼。當(dāng)超過9以后，譯碼器仍然有字型輸出，具體見圖六。當(dāng)[DCBA]=1111時，數(shù)碼管熄滅。實驗時要在筆劃段電極串聯(lián)電阻，以保護(hù)LED數(shù)碼管。

表1 中規(guī)模顯示譯碼器74LS248的功能表

圖六 74LS248顯示字型與輸入的對應(yīng)關(guān)系

如圖七，六個LED七段數(shù)碼顯示管利用不同發(fā)光段組合的方式顯示不同數(shù)碼，都采用+5V電源作為每段發(fā)光二極管的驅(qū)動電源。需要發(fā)光的段為高電平，不發(fā)光的段為低電平。設(shè)計中采用共陰極數(shù)碼管，每段發(fā)光二極管的正向降壓，隨顯示光的顏色有所不同，通常約2V～3V，點亮電流在5～10mA。六個LED七段數(shù)碼顯示管分別顯示秒個位、十位；分個位、十位；時個位、十位的計數(shù)十進(jìn)制數(shù)

圖七 顯示譯碼/驅(qū)動器和數(shù)碼顯示管

（4）分頻器

分頻器電路是由三個74LS90構(gòu)成，如圖八。74LS90是異步十進(jìn)制計數(shù)器，它由一個一位二進(jìn)制計數(shù)器和一個異步五進(jìn)制計數(shù)器組成。將QA與CP2相連，計數(shù)脈沖由CP1端輸入，輸出由QA～QD引出，即得到十進(jìn)制計數(shù)器。只有在復(fù)位輸入R0(1)= R0(2)=0和置位輸入S9(1)= S9(2)=0時，才能夠在計數(shù)脈沖（下降沿）作用下實現(xiàn)二—五—十進(jìn)制加計算。因為要對輸入的脈沖進(jìn)行三次10分頻，三片74LS90的復(fù)位輸入R0(1)、R0(2)和置位輸入S9(1)、S9(2)都接低電平。振蕩器輸出的方波脈沖計數(shù)器作為U1的CP1端的輸入時鐘脈沖，U1的QD端的輸出脈沖作為U2的CPA端的輸入時鐘脈沖，U2的QD端的輸出脈沖作為U3的CP1端的輸入時鐘脈沖，U3的QD端的輸出脈沖fO=fS/103???????=1HZ，即為秒信號方波脈沖，成為秒、分、時計數(shù)器的計數(shù)脈沖和時間校準(zhǔn)信號。

將JK觸發(fā)器的J、K端都接在高電平，Qn+1=JQn+KQn=Qn,每輸入一個時鐘脈沖后，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)一次，觸發(fā)器處于計數(shù)狀態(tài)。經(jīng)過觸發(fā)器的二分頻，Q端輸出為500HZ的脈沖作為低音脈沖。

經(jīng)過U1、U2計數(shù)器的二次十分頻，輸出的脈沖頻率為10HZ，作為秒校時脈沖。

圖八 分頻器

附74LS90二—五—十進(jìn)制計數(shù)器功能圖

復(fù)位輸入 置位輸入 輸出 R0(1)R0(2)S9(1)S9(2)QA QB QC QD H H L × L L L L H H × L L L L L × × H H H L L H L × L × 計數(shù)

L × × L 計數(shù)

× L L × 計數(shù)

× L × L 計數(shù)

JK觸發(fā)器的功能表

J K Qn Qn+1 說明

0 0 0 0 輸出狀態(tài)不變1

0 1 0 0 輸出狀態(tài)與J端狀態(tài)相同0 0 0 1 輸出狀態(tài)與K端狀態(tài)相同1 1 0 1 每輸入一個脈沖輸出狀態(tài)改變一次0

（五）報時電路

整點報時電路要求在每個整點發(fā)出音響，因此需要對每個整點進(jìn)行時間譯碼，以其輸出驅(qū)動音響控制電路。如圖九。

若要在每一整點發(fā)出五低音、一高音報時，需要對59分50秒到59分59秒進(jìn)行時間譯碼。QD4～QA4是分十位輸出，QD3～QA3是分個位輸出，QD2～QA2是秒十位輸出，QD1～QA1秒個位輸出。在59分時，A= QC4 QA4 QD3 QA3=1；在50秒時，B= QC2 QA2=1；秒個位為0、2、4、6、8秒時，QA1=0,C= QA1=1；因而F1=ABC= QC4QA4 QD3 QA3 QC2 QA2 QA1僅在59分50秒、52秒、54秒、56秒、58秒時等于1，故可以用F1作低音的控制信號。

當(dāng)計數(shù)器每計到59分59秒時，A= QC4 QA4 QD3QA3=1,D= QC2 QA2 QD1 QA1=1,此時F2=AD=1。把F2接至JK觸發(fā)器控制端J端，CP端加秒脈沖，則再計1秒到達(dá)整點時F3=1,故可用F3作一次高音控制信號。

用F1控制5次低音、F3控制高音，經(jīng)音響放大器放大，每當(dāng)“分”和“秒”計數(shù)器累計到59分50、52、54、56、58秒發(fā)出頻率為500HZ的五次低音，0分0秒時發(fā)出頻率為1000HZ的一次高音，每次音響的時間均為一秒鐘，實現(xiàn)了整點報時的功能。

圖九 整點報時電路

四、原理圖（見最后一頁）

五、元器件明細(xì)表

序號 元器件名稱 型號規(guī)格 數(shù)量（個）備注

U0 集成定時器 5G555定時器 1 構(gòu)成多諧振蕩器 U1～U6 同步加法計數(shù)器 74161 6 構(gòu)成模加法計數(shù)器

U7～U9 異步十進(jìn)制計數(shù)器 74LS90 3 構(gòu)成分頻器

U10 七端顯示譯碼器 74LS248 6 分別顯示秒、分、時的數(shù)字

U11～U12 與非門 多輸入與非門 2 U13 J-K觸發(fā)器 1

C1、C2 電容 2 C1=C2=104pf R1 R2 電阻 2 R1 =2K、R2=5.1K R、R` 電阻 2 R=1k,R`=47 U14 U20 門器件 非門 1

U15～U19 門器件 與門 6 多輸入與門

U21～U23 門器件 與非門 3 多輸入與非門

U24 觸發(fā)器 J-K觸發(fā)器 1 U25 晶體三級管 1 U26 喇叭 1 實現(xiàn)鬧鈴

六、設(shè)計體會

在整個課程設(shè)計完后，總的感覺是：有收獲。以前上課都是上一些最基本的東西，而現(xiàn)在卻可以將以前學(xué)的東西作出有實際價值的東西。在這個過程中，我的確學(xué)得到很多在書本上學(xué)不到的東西，如：如何利用現(xiàn)有的元件組裝得到設(shè)計要求，如何找到錯誤的原因，如何利用計算機(jī)來畫圖等等。但也遇到了不少的挫折，有時遇到了一個錯誤怎么找也找不到原因所在，找了老半天結(jié)果卻是芯片的管腳接錯了，有時更是忘接電源了。在學(xué)習(xí)中的小問題在課堂上不可能犯，在動手的過程中卻很有可能犯。特別是在接電路時，一不小心就會犯錯，而且很不容易檢查出來。但現(xiàn)在回過頭來看，還是挺有成就感的。

第三篇：數(shù)字時鐘課程設(shè)計

數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計報告

一、設(shè)計目的

數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實現(xiàn)時、分、秒計時的裝置，與機(jī)械式時鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機(jī)械裝置，具有更更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。數(shù)字鐘從原理上講是一種典型的數(shù)字電路，其中包括了組合邏輯電路和時序電路。

因此，我們此次設(shè)計與制做數(shù)字鐘就是為了了解數(shù)字鐘的原理，從而學(xué)會制作數(shù)字鐘.而且通過數(shù)字鐘的制作進(jìn)一步的了解各種在制作中用到的中小規(guī)模集成電路的作用及實用方法.且由于數(shù)字鐘包括組合邏輯電路和時敘電路.通過它可以進(jìn)一步學(xué)習(xí)與掌握各種組合邏輯電路與時序電路的原理與使用方法.二、設(shè)計要求

（1）設(shè)計指標(biāo)

① 時間以12小時為一個周期； ② 顯示時、分、秒；

③ 具有校時功能，可以分別對時及分進(jìn)行單獨校時，使其校正到標(biāo)準(zhǔn)時間； ④ 計時過程具有報時功能，當(dāng)時間到達(dá)整點前10秒進(jìn)行蜂鳴報時； ⑤ 為了保證計時的穩(wěn)定及準(zhǔn)確須由晶體振蕩器提供表針時間基準(zhǔn)信號。（2）設(shè)計要求

① 畫出電路原理圖（或仿真電路圖）； ② 元器件及參數(shù)選擇； ③ 電路仿真與調(diào)試；

④ PCB文件生成與打印輸出。

（3）制作要求

自行裝配和調(diào)試，并能發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。

（4）編寫設(shè)計報告

寫出設(shè)計與制作的全過程，附上有關(guān)資料和圖紙，有心得體會。

三、原理框圖

1．?dāng)?shù)字鐘的構(gòu)成

數(shù)字鐘實際上是一個對標(biāo)準(zhǔn)頻率（1HZ）進(jìn)行計數(shù)的計數(shù)電路。由于計數(shù)的起始時間不可能與標(biāo)準(zhǔn)時間（如北京時間）一致，故需要在電路上加一個校時電路，同時標(biāo)準(zhǔn)的1HZ時間信號必須做到準(zhǔn)確穩(wěn)定。通常使用石英晶體振蕩器電路構(gòu)成數(shù)字鐘。

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（a）數(shù)字鐘組成框圖

2．晶體振蕩器電路

晶體振蕩器電路給數(shù)字鐘提供一個頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的32768Ｈz的方波信號，可保證數(shù)字鐘的走時準(zhǔn)確及穩(wěn)定。不管是指針式的電子鐘還是數(shù)字顯示的電子鐘都使用了晶體振蕩器電路。一般輸出為方波的數(shù)字式晶體振蕩器電路通常有兩類，一類是用ＴＴＬ門電路構(gòu)成；另一類是通過ＣＭＯＳ非門構(gòu)成的電路，本次設(shè)計采用了后一種。如圖（b）所示，由ＣＭＯＳ非門Ｕ１與晶體、電容和電阻構(gòu)成晶體振蕩器電路，Ｕ２實現(xiàn)整形功能，將振蕩器輸出的近似于正弦波的波形轉(zhuǎn)換為較理想的方波。輸出反饋電阻Ｒ１為非門提供偏置，使電路工作于放大區(qū)域，即非門的功能近似于一個高增益的反相放大器。電容Ｃ１、Ｃ２與晶體構(gòu)成一個諧振型網(wǎng)絡(luò)，完成對振蕩頻率的控制功能，同時提供了一個１８０度相移，從而和非門構(gòu)成一個正反饋網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了振蕩器的功能。由于晶體具有較高的頻率穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性，從而保證了輸出頻率的穩(wěn)定和準(zhǔn)確。

（b）CMOS 晶體振蕩器（仿真電路）/ 12 3．時間記數(shù)電路

一般采用10進(jìn)制計數(shù)器如74HC290、74HC390等來實現(xiàn)時間計數(shù)單元的計數(shù)功能。本次設(shè)計中選擇74HC390。由其內(nèi)部邏輯框圖可知，其為雙2-5-10異步計數(shù)器，并每一計數(shù)器均有一個異步清零端（高電平有效）。

秒個位計數(shù)單元為１０進(jìn)制計數(shù)器，無需進(jìn)制轉(zhuǎn)換，只需將ＱＡ與ＣＰＢ（下降沿有效）相連即可。ＣＰＡ（下降沒效）與１ＨZ秒輸入信號相連，Ｑ３可作為向上的進(jìn)位信號與十位計數(shù)單元的ＣＰＡ相連。

秒十位計數(shù)單元為６進(jìn)制計數(shù)器，需要進(jìn)制轉(zhuǎn)換。將１０進(jìn)制計數(shù)器轉(zhuǎn)換為６進(jìn)制計數(shù)器的電路連接方法如圖 ２.４所示，其中Ｑ２可作為向上的進(jìn)位信號與分個位的計數(shù)單元的ＣＰＡ相連。

十進(jìn)制-六進(jìn)制轉(zhuǎn)換電路

分個位和分十位計數(shù)單元電路結(jié)構(gòu)分別與秒個位和秒十位計數(shù)單元完全相同，只不過分個位計數(shù)單元的Ｑ３作為向上的進(jìn)位信號應(yīng)與分十位計數(shù)單元的ＣＰＡ相連，分十位計數(shù)單元的Ｑ２作為向上的進(jìn)位信號應(yīng)與時個位計數(shù)單元的ＣＰＡ相連。

時個位計數(shù)單元電路結(jié)構(gòu)仍與秒或個位計數(shù)單元相同，但是要求，整個時計數(shù)單元應(yīng)為１２進(jìn)制計數(shù)器，不是１０的整數(shù)倍，因此需將個位和十位計數(shù)單元合并為一個整體才能進(jìn)行１２進(jìn)制轉(zhuǎn)換。利用１片７４ＨＣ３９０實現(xiàn)１２進(jìn)制計數(shù)功能的電路如圖（d）所示。

（d）十二進(jìn)制電路

另外，圖（d）所示電路中，尚余－２進(jìn)制計數(shù)單元，正好可作為分頻器２ＨZ輸出信號轉(zhuǎn)化為１ＨZ信號之用。

4．譯碼驅(qū)動及顯示單元電路

選擇ＣＤ４５１１作為顯示譯碼電路；選擇ＬＥＤ數(shù)碼管作為顯示單元電路。由CD4511把輸進(jìn)來的二進(jìn)制信號翻譯成十進(jìn)制數(shù)字，再由數(shù)碼管顯示出來。這里的LED數(shù)碼管是采用共陰的方法連接的。

計數(shù)器實現(xiàn)了對時間的累計并以8421BCD碼的形式輸送到CD4511芯片，再由451/ 12 芯片把BCD碼轉(zhuǎn)變?yōu)槭M(jìn)制數(shù)碼送到數(shù)碼管中顯示出來。

5．校時電路

數(shù)字鐘應(yīng)具有分校正和時校正功能，因此，應(yīng)截斷分個位和時個位的直接計數(shù)通路，并采用正常計時信號與校正信號可以隨時切換的電路接入其中。即為用COMS與或非門實現(xiàn)的時或分校時電路，In1端與低位的進(jìn)位信號相連；In2端與校正信號相連，校正信號可直接取自分頻器產(chǎn)生的1HZ或2HZ（不可太高或太低）信號；輸出端則與分或時個位計時輸入端相連。當(dāng)開關(guān)打向下時，因為校正信號和0相與的輸出為0，而開關(guān)的另一端接高電平，正常輸入信號可以順利通過與或門，故校時電路處于正常計時狀態(tài)；當(dāng)開關(guān)打向上時，情況正好與上述相反，這時校時電路處于校時狀態(tài)。

實際使用時，因為電路開關(guān)存在抖動問題，所以一般會接一個RS觸發(fā)器構(gòu)成開關(guān)消抖動電路，所以整個較時電路就如圖（f）。

（f）帶有消抖電路的校正電路

6．整點報時電路

電路應(yīng)在整點前10秒鐘內(nèi)開始整點報時，即當(dāng)時間在59分50秒到59分59秒期間時，報時電路報時控制信號。

當(dāng)時間在59分50秒到59分59秒期間時，分十位、分個位和秒十位均保持不變，分別為5、9和5，因此可將分計數(shù)器十位的QＣ和QＡ、個位的QＤ和QＡ及秒計數(shù)器十位的QＣ和QＡ相與，從而產(chǎn)生報時控制信號。

報時電路可選74HC30來構(gòu)成。74HC30為8輸入與非門。/ 12 說明：當(dāng)時間在59分50秒到59分59秒期間時 分十位、分個 位和秒十位均保持不變，分別為5，9和5；因此，可以將分計數(shù)器十位的Qc和QA，個位的QD和QA及秒計數(shù)器十位的QC和QA相與，從而產(chǎn)生報時控制信號。IO1分計數(shù)器十位的Qc和QAIO2U11VCCIO35VVCCX182345V分計數(shù)器個位的QD和QAIO456114V_0.5WIO512秒計數(shù)器十位的QC和QAIO674HC30D數(shù)字鐘設(shè)計－整點報時電路部分

四、元器件

1．四連面包板1塊（編號A45）2．鑷子1把 3．剪刀1把

4．共陰八段數(shù)碼管6個 5．網(wǎng)絡(luò)線2米/人 6．CD4511集成塊6塊 7．CD4060集成塊1塊 8．74HC390集成塊3塊 9．74HC51集成塊1塊 10．74HC00集成塊4塊 11．74HC30集成塊1塊 12．10MΩ電阻5個 13．500Ω電阻14個 14．30p電容2個

15．32.768k時鐘晶體1個 16．蜂鳴器10個（每班）1）芯片連接圖

1)74HC00D

2)CD4511 / 12

3)74HC390D

4)74HC51D

2．面包板的介紹

面包板一塊總共由五部分組成，一豎四橫，面包板本身就是一種免焊電板。面包板的樣式是：

/ 12 面包板的注意事項：

1． 面包板旁一般附有香蕉插座，用來輸入電壓、信號及接地。2． 上圖中連著的黑線表示插孔是相通的。

3． 拉線時，盡量將線緊貼面包板，把線成直角，避免交叉，也不要跨越元件。4． 面包板使用久后，有時插孔間連接銅線會發(fā)生脫落現(xiàn)象，此時要將此排插孔做記號。并不再使用。

五、各功能塊電路圖

數(shù)字鐘從原理上講是一種典型的數(shù)字電路，可以由許多中小規(guī)模集成電路組成，所以可以分成許多獨立的電路。

（一）六進(jìn)制電路

由74HC390、7400、數(shù)碼管與4511組成，電路如圖一。

U1A3123U2A12Com74HC00D74HC00DU5SEVEN_SEG_COM_KABCDEFGU3AV1 32Hz 5V141INA1INB21CLR31QA1QB1QC1QD5677126U413DADBDCDD5OAOBOCODOE1211109151474HC390D43~ELOF~BI~LTOGVCC5V4511BD將十進(jìn)制計數(shù)器轉(zhuǎn)換為六進(jìn)制的連接方法

（二）十進(jìn)制電路

由74HC390、7400、數(shù)碼管與4511組成，電路如圖二。/ 12 U4A3126U4B4574HC00D74HC00DComU3SEVEN_SEG_COM_KU1AV1 60Hz 5V141INA1INB21CLR31QA1QB1QC1QD5677126U213DADBDCDD5OAOBOCODOE12111091514ABCDEFGVCC5V74HC390D43~ELOF~BIOG~LT4511BD十進(jìn)制接法測試仿真電路

（三）六十進(jìn)制電路

由兩個數(shù)碼管、兩4511、一個74HC390與一個7400芯片組成，電路如圖三。

（四）雙六十進(jìn)制電路

由2個六十進(jìn)制連接而成，把分個位的輸入信號與秒十位的Qc相連，使其產(chǎn)生進(jìn)位，電路圖如圖四。/ 12

ComComSEVEN_SEG_COM_KU1B6453U1A12U4SEVEN_SEG_COM_KU7U11BABCDEFG64513DADBDCDD5OAOBOCODOE~ELOF~BI~LTOG1211109151421CLR141INA1INB3U10A12ABCDEFG74HC00D74HC00DU3B15122INA2INB142CLR132QA2QB2QC2QD11109U2712674HC00D74HC00DU8A31QA1QB1QC1QD5677126U913DADBDCDD5OAOBOCODOE12111091514VCC5V74HC390D43U1C891011U1D12134511BD74HC390DComVCCU643~ELOF~BI~LTOG5VSEVEN_SEG_COM_K74HC00D74HC00DABCDEFG84511BDComU15C91011U16DSEVEN_SEG_COM_K1213U14U3A131INA1INB21CLR1QA1QB1QC1QD5677126U513DADBDCDD5OAOBOCODOE1211109151474HC00D74HC00DU12B15122INA2INB142CLR132QA2QB2QC2QD111097126U13DADBDCDD5OAOBOCODOEABCDEFG***14V1 100kHz 5V474HC390D43~ELOF~BI~LTOGVCC74HC390D5V43~ELOF~BI~LTOG4511BD4511BD

（五）時間計數(shù)電路

由1個十二進(jìn)制電路、2個六十進(jìn)制電路組成，因上面已有一個雙六十電路，只要把它與十二進(jìn)制電路相連即可，詳細(xì)電路見圖五。

ComComComComComComU1SEVEN_SEG_COM_KU2SEVEN_SEG_COM_KU4SEVEN_SEG_COM_KU3SEVEN_SEG_COM_KU5SEVEN_SEG_COM_KU6SEVEN_SEG_COM_KABCDEFGABCDEFGABCDEFGVCCVCCABCDEFGABCDEFGABCDEFG5V***45VVCCVCC***49***45V***3121110***01514145V9VCCOG995V99OAOBODOAOBODOAOBODOEOEOCOCOCOFOFOEOGOAOBODOAOBODOAOBODOEOEOCOCOCOFOFOEOGOG~LT~LT~EL~EL~BI~BI~ELDADCDDDADCDDDADC~LT~LT~LTDBDB~EL~EL~EL~BI~BIDADCDDDADCDDDADCDBDB3DBDD~BI5V73DBDD4511BD54511BD******12643U23CU25A74HC00D***8U21A74HC00D13111038U20C74HC00D3U19A74HC00D131110974HC00D9356356772QB1QD2QD2QD1QB1QC2QB2QC2QB2QC1QB1QA2QA2QA1QA1QC1QD2QA2QC2QD61QB2INA1CLR2CLR2CLR1INA1INB2INA2INB2INA2INB1INA1INA1INB74HC00D161CLR74HC390D6151INB74HC00D111CLRU26B74HC390D74HC390N1174HC390N74HC390DU20B1574HC00D1262INB74HC00D74HC00D***242V1 1000Hz 5V時，分，秒計時電路圖

（六）校正電路

由74CH51D、74HC00D與電阻組成，校正電路有分校正和時校正兩部分，電路如圖六。/ 12

142CLRU13AU16B1QA1QC1QDU24DU22BU14AU17BU20DU15AU18B74HC390N43~BI~LT4511BDOGU7U8OFU10VCC4511BDOGU9U114511BDOFU124511BD1010921921254***254IO1VCC正常輸入信號5V校正信號IO2R1U2C9108小時校正電路J110Mohm74HC00D注意：分校時時，不會進(jìn)位到小時。U11111213910U2DKey = A12R210MohmIO313U2A8123時計數(shù)器IO574HC00D1123674HC00D正常輸入信號校正信號IO4R3U3A10Mohm12U2B456分計數(shù)器IO64574HC00D74HC51D3J274HC00DKey = B分鐘校正電路分校正時鎖定小時信號輸入R410MohmU3B456圖中采用基本RS觸發(fā)器構(gòu)成開關(guān)消抖動電路，其中與非門選用74HC00；對J1和J2，因為校正信號與0相與為0，而開關(guān)的另一端接高電平，正常輸入信號可以順利通過與或門，故校時電路處于正常計時狀態(tài)，當(dāng)開關(guān)打向上時，情況正好與上述相反，這時電路處于校時狀態(tài)。74HC00D數(shù)字鐘設(shè)計－校時電路部分

（七）晶體振蕩電路

由晶體與2個30pF電容、1個4060、一個10兆的電阻組成，芯片3腳輸出2Hz的方波信號，電路如圖七。

（八）整點報時電路

由74HC30D和蜂鳴器組成，當(dāng)時間在59:50到59:59時，蜂鳴報時，電路如圖八。/ 12 說明：當(dāng)時間在59分50秒到59分59秒期間時 分十位、分個 位和秒十位均保持不變，分別為5，9和5；因此，可以將分計數(shù)器十位的Qc和QA，個位的QD和QA及秒計數(shù)器十位的QC和QA相與，從而產(chǎn)生報時控制信號。IO1分計數(shù)器十位的Qc和QAIO2U11VCCIO35VVCCX182345V分計數(shù)器個位的QD和QAIO456114V_0.5WIO512秒計數(shù)器十位的QC和QAIO674HC30D數(shù)字鐘設(shè)計－整點報時電路部分

六、總接線元件布局簡圖

整個數(shù)字鐘由時間計數(shù)電路、晶體振蕩電路、校正電路、整點報時電路組成。

其中以校正電路代替時間計數(shù)電路中的時、分、秒之間的進(jìn)位，當(dāng)校時電路處于正常輸入信號時，時間計數(shù)電路正常計時，但當(dāng)分校正時，其不會產(chǎn)生向時進(jìn)位，而分與時的校位是分開的，而校正電路也是一個獨立的電路。

電路的信號輸入由晶振電路產(chǎn)生，并輸入各電路。簡圖如圖九。

七、芯片連接總圖

因仿真與實際元件上的差異，所以在原有的簡圖的基礎(chǔ)上，又按實際布局畫了這張按實際芯片布局的接線圖，如圖十。

八、總結(jié)

1． 實驗過程中遇到的問題及解決方法

① 面包板測試

測試面包板各觸點是否接通。

② 七段顯示器與七段譯碼器的測量 / 12 把顯示器與CD4511相連，第一次接時，數(shù)碼管完全沒有顯示數(shù)字，檢查后發(fā)現(xiàn)是數(shù)碼管未接地而造成的，接地后發(fā)現(xiàn)還是無法正確顯示數(shù)字，用萬用表檢測后，發(fā)現(xiàn)是因芯片引腳有些接觸不良而造成的，所以確認(rèn)芯片是否接觸良好是非常重要的一件事。

③ 時間計數(shù)電路的連接與測試

六進(jìn)制、十進(jìn)制都沒有什么大的問題，只是芯片引腳的老問題，只要重新插過芯片就可以解決了。但在六十進(jìn)制時，按圖接線后發(fā)現(xiàn)，顯示器上的數(shù)字總是100進(jìn)制的，而不是六十進(jìn)制，檢測后發(fā)現(xiàn)無論是線路的連通還是芯片的接觸都沒有問題。最后，在重對連線時發(fā)現(xiàn)是線路接錯引腳造成的，改過之后，顯示就正常了。

④ 校正電路

因上面程因引腳接錯而造成錯誤，所以校正電路是完全按照仿真圖所連的，在測試時，開始進(jìn)行時校時時，沒有出現(xiàn)問題，但當(dāng)進(jìn)行到分校時時，發(fā)現(xiàn)計數(shù)電路的秒電路開始亂跳出錯。因此，電路一定是有地方出錯了，在反復(fù)對照后，發(fā)現(xiàn)是因為在接入校正電路時忘了把秒十位和分個位之間的連線拿掉而造成的，因此，在接線時一定要注意把不要的多余的線拿掉。

2． 設(shè)計體會

通過這次對數(shù)字鐘的設(shè)計與制作，讓我了解了設(shè)計電路的程序，也讓我了解了關(guān)于數(shù)字鐘的原理與設(shè)計理念，要設(shè)計一個電路總要先用仿真仿真成功之后才實際接線的。但是最后的成品卻不一定與仿真時完全一樣，因為，再實際接線中有著各種各樣的條件制約著。而且，在仿真中無法成功的電路接法，在實際中因為芯片本身的特性而能夠成功。所以，在設(shè)計時應(yīng)考慮兩者的差異，從中找出最適合的設(shè)計方法。通過這次學(xué)習(xí)，讓我對各種電路都有了大概的了解，所以說，坐而言不如立而行，對于這些電路還是應(yīng)該自己動手實際操作才會有深刻理解。

3． 對設(shè)計的建議

我希望老師在我們動手制作之前應(yīng)先告訴我們一些關(guān)于所做電路的資料、原理，以及如何檢測電路的方法，還有關(guān)于檢測芯片的方法。這樣會有助于我們進(jìn)一步的進(jìn)入狀況，完成設(shè)計 / 12

第四篇：數(shù)字時鐘課程設(shè)計論文

目錄

1.序論?????????????????????????3 2.本論?????????????????????????4 ——設(shè)計說明????????????????????4 ——電路圖?????????????????????5 ——原理圖?????????????????????5 ——振蕩器?????????????????????6 ——分頻器?????????????????????6 ——計數(shù)器?????????????????????7 ——譯碼器?????????????????????10 ——校時??????????????????????11 ——鬧鐘??????????????????????12 ——心得??????????????????????12 3.特別感謝???????????????????????14 序論

一、本課程設(shè)計的地位和作用

數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計是電子技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)中的一個實踐環(huán)節(jié),它使學(xué)生自己通過設(shè)計和搭建一個實用電子產(chǎn)品雛形,鞏固和加深在數(shù)字電子技術(shù)課程中的理論基礎(chǔ)和實驗中的基本技能,訓(xùn)練電子產(chǎn)品制作時的動手能力。通過該課程設(shè)計，設(shè)計出符合任務(wù)要求的電路,掌握通用電子電路的一般設(shè)計方法和步驟，訓(xùn)練并提高學(xué)生在文獻(xiàn)檢索、資料利用、方案比較和元器件選擇等方面的綜合能力,同時為畢業(yè)設(shè)計和畢業(yè)以后從事電子技術(shù)方面的科研和開發(fā)打下一定的基礎(chǔ)。

二、課程設(shè)計的目的和要求

1.能夠較全面地鞏固和應(yīng)用“數(shù)字電子技術(shù)”課程中所學(xué)的基本理論和基本方法，并初步掌握小型數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計的基本方法。

2.能合理、靈活地應(yīng)用各種標(biāo)準(zhǔn)集成電路（SSI、MSI、LSI等）器件實現(xiàn)規(guī)定的數(shù)字系統(tǒng)。

3.培養(yǎng)獨立思考、獨立準(zhǔn)備資料、獨立設(shè)計規(guī)定功能的數(shù)字系統(tǒng)的能力。4.培養(yǎng)獨立進(jìn)行實驗，包括電路布局、安裝、調(diào)試和排除故障的能力。5.培養(yǎng)書寫綜合設(shè)計實驗報告的能力。

三、課程設(shè)計的基本要求

根據(jù)設(shè)計任務(wù)，從選擇設(shè)計方案開始，進(jìn)行電路設(shè)計；選擇合適的器件，畫出設(shè)計電路圖；通過安裝、調(diào)試，直至實現(xiàn)任務(wù)要求的全部功能。對電路要求布局合理，走線清晰，工作可靠，經(jīng)驗收合格后，寫出完整的課程設(shè)計報告

本論

數(shù)字鐘電路是一塊獨立構(gòu)成的時鐘集成電路專用芯片。它集成了計數(shù)器，比較器，振蕩器，譯碼器和驅(qū)動等電路，能直接驅(qū)動顯示時，分，秒，具有定時，報警等多種功能，被廣泛應(yīng)用于自動化控制，智能化儀表等領(lǐng)域。

一．設(shè)計說明

該系統(tǒng)工作原理：

振蕩器產(chǎn)生穩(wěn)定的高頻脈沖信號，作為數(shù)字鐘的時間基準(zhǔn)。再經(jīng)過分頻器輸出標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖。秒計數(shù)器計滿60后向分計數(shù)器進(jìn)位。分計數(shù)計滿60后向時計數(shù)器進(jìn)位。小時計數(shù)器按照“24翻1”規(guī)律計數(shù)。計數(shù)器的輸出經(jīng)譯碼器送給顯示器。計時器出現(xiàn)誤差時可以用校正時電路進(jìn)行“時校正”，“分校正”，“秒校正”。該系統(tǒng)還有定時鬧鐘功能，該擴(kuò)展電路必須在主體電路運行正常的情況下才能進(jìn)行擴(kuò)展。

總體設(shè)計如圖所示：

總體原理圖如下

1.石英晶體振蕩器

晶體振蕩器是構(gòu)成數(shù)字式時鐘的核心，它保證了時鐘的走時準(zhǔn)確及穩(wěn)定。石英晶體振蕩器的特點是頻率準(zhǔn)確 , 電路結(jié)構(gòu)簡單 , 頻率易調(diào)整。不管是指針式的電子鐘還是數(shù)字顯示的電子鐘都使用了晶體振蕩器電路。

2．分頻器

由于產(chǎn)生的脈沖信號并不是我們所需要的1hz信號，所以需要經(jīng)過分頻電路將脈沖信號分成1HZ的信號。所以我設(shè)計了如下的分頻電路：

如圖，因為實驗室的信號為8Mh，所以我用一個七個90的設(shè)計圖設(shè)計了這樣的分頻電路，分別是一個八分頻器和六個十分頻器，這樣，就能實現(xiàn)輸出一個1HZ的信號了。3.計數(shù)器

時間計數(shù)電路由秒個位和秒十位計數(shù)器,分個位和分十位計數(shù)器及時個位和時十位計數(shù)器電路構(gòu)成,其中秒個位和秒十位計數(shù)器,分個位和分十位計數(shù)器為60進(jìn)制計數(shù)器,而根據(jù)設(shè)計要求,時個位和時十位計數(shù)器為12進(jìn)制計數(shù)器.因為電子鐘由秒、分、時組成。分別為 60 進(jìn)制和24 進(jìn)制。采用一片90接成 60 進(jìn)制 ,74LS90的第一組 4位二進(jìn)制接成秒的個位 , 另一組接成秒的十位 ,“分”也為60 進(jìn)制 ,“時”為 24 進(jìn)制。這兩種進(jìn)制的次序和二進(jìn)制完全相同 , 只是模數(shù)不是 2 的整冪。當(dāng)秒脈沖輸入時，電路狀態(tài)按二進(jìn)制自然序列依次遞增1，QA、QB、QC、QD輸出為0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001，當(dāng)輸出為1010也就是10采用反饋置零法清零 , 先按二進(jìn)制計數(shù)器串聯(lián)起來構(gòu)成計數(shù)器 , 當(dāng)計數(shù)狀態(tài)達(dá)到所需的脈沖模值后 , 經(jīng)過電路譯碼、反饋、產(chǎn)生復(fù)位脈沖將計數(shù)器清零 , 然后重新開始進(jìn)行下一個循環(huán)。

秒位設(shè)計圖如下

分位同秒

分位的設(shè)計基本同秒位相同，最關(guān)鍵的是星期的設(shè)計，如下如

而在星期的設(shè)計上則不能再使用90的集成塊，我選擇了161的集成塊，使用了集成塊的置數(shù)功能，這樣集成塊在顯示完“7”之后就會直接被置數(shù)為“1”，就能實現(xiàn)星期的顯示功能了，設(shè)計如圖：

這樣就能實現(xiàn)從秒到星期的全部計數(shù)功能了。4.譯碼和顯示

譯碼是把給定的代碼進(jìn)行翻譯 , 將時、分、秒數(shù)器輸出的四位二進(jìn)制代碼翻譯為相應(yīng)的十進(jìn)制 , 并通過LED 顯示器顯示 , 通常LED 顯示器與譯碼器是配套使用的。我們選用的七段譯碼驅(qū)動器74LS47或者是CD4511)和數(shù)碼管(LED)是共陽接法。LED顯示的3、8 管腳接一起 , 限流電阻為 200Ω和 + 5V接。實際使用時 a、b、c、d、e、f、g 各段都應(yīng)接一個限流電阻 , 在圖中略畫出來。譯碼顯示電如下圖所示

5.校時電路

前面的電路設(shè)計的很傳統(tǒng)很簡單，現(xiàn)在我具體說一下我們設(shè)計的校時電路，首先電路圖如下；

校時功能說明，正常情況，01控制器打到1，則，高位進(jìn)位正常按照低位的進(jìn)位信號進(jìn)位不受印象。

校時，01控制器打到0，則，高位進(jìn)位只按照校時脈沖變化，不受低位進(jìn)位信號限制，這樣就能使高位變化到我們想要校對的時間的，這是再將01控制器打到1，恢復(fù)正常。

6.鬧鐘電路

鬧鐘電路主要就是講所要報時的時間的信號輸入到大與非門中，再統(tǒng)一輸入到蜂鳴器上，所要注意的是，小時的十位，因為十位在顯示“1”和“2”時都會輸出“1”信號，所以這里要格外注意。二．心得體會

本次課程設(shè)計好似我目前收獲最大的一次課程設(shè)計。我是工科專業(yè)的學(xué)生，設(shè)計是我們將來必需的技能，這次課程設(shè)計恰恰給我們提供了一個應(yīng)用自己所學(xué)知識的機(jī)會，通過這次對數(shù)字電子鐘的設(shè)計作，讓我了解了電路設(shè)計的基本步驟，也讓我了解了關(guān)于數(shù)字鐘的原理與設(shè)計理念。可以說，本次課程設(shè)計有苦也有甜。設(shè)計思路是最重要的，只要你的設(shè)計思路是成功的，那你的設(shè)計已經(jīng)成功了一半。因此我們應(yīng)該在設(shè)計前做好充分你的準(zhǔn)備，像查找詳細(xì)的資料，為我們設(shè)計的成功打下堅實的基礎(chǔ)。制作過程是一個考驗人耐心的過程，不能有絲毫的急躁，馬虎，對電路的調(diào)試要一步一步來，又要求我們有一個比較正確的調(diào)試方法，這要求我們靈活處理，要熟練地掌握課本上的知識，這樣才能對試驗中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析解決。整個電路的設(shè)計過程中，花費時間最多的是各個單元電路的連接及電路細(xì)節(jié)上的設(shè)計，如CP脈沖的供給通斷等。在多種方案的選擇中，我們仔細(xì)比較分析其原理以及可行的原因，最后還是在老師的耐心指導(dǎo)下，是整個電路設(shè)計完成。在設(shè)計過程中，我深刻的體會到要反復(fù)實踐，其過程相當(dāng)麻煩，有時花很長時間設(shè)計出來的電路還需要重做，那時心中未免有些灰心，有時還特別想放棄，此時更加需要靜下心來，查找原因?？傮w說來，這次課程設(shè)計我受益匪淺，在摸索該如何設(shè)計電路使之實現(xiàn)所需要的功能。課設(shè)培養(yǎng)了我的設(shè)計思維，增加了實際操作能力。在讓我體會到了設(shè)計電路的艱辛的同時，更讓我體會到成功的喜悅。

第五篇：EDA課程設(shè)計——數(shù)字時鐘

Hefei University

EDA課程綜述

論文題目： EDA課程綜述

專 業(yè)： 09通信(2)班

姓 名： 唐吉祥

學(xué) 號： 0905072035 指導(dǎo)老師： 查長軍

前

言

隨著基于PLD的EDA技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大和深入，EDA技術(shù)在電子信息、通信、自動控制及計算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的重要性日益提高。

作為現(xiàn)在的大學(xué)生應(yīng)熟練掌握這門技術(shù)，為以后的發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)，本實驗設(shè)計是應(yīng)用QuartusII環(huán)境及VHDL語言設(shè)計一個時間可調(diào)的數(shù)字時鐘。使自己熟練使用QuartusII環(huán)境來進(jìn)行設(shè)計，掌握VHDL語言的設(shè)計方法。要注重理論與實踐之間的不同，培養(yǎng)自己的實踐能力！

目錄

一、課程設(shè)計任務(wù)及要求............................................................................................3

1.1實驗?zāi)康?.........................................................................................................3 1.2功能設(shè)計..........................................................................................................3

二、整體設(shè)計思想........................................................................................................3

2.1性能指標(biāo)及功能設(shè)計......................................................................................3 2.2總體方框圖......................................................................................................4

三、詳細(xì)設(shè)計................................................................................................................4

3.1數(shù)字鐘的基本工作原理：..............................................................................4

3.1.1時基T 產(chǎn)生電路..................................................................................4 3.1.2調(diào)時、調(diào)分信號的產(chǎn)生......................................................................4 3.1.3計數(shù)顯示電路.......................................................................................5 3.2設(shè)計思路..........................................................................................................5 3.3設(shè)計步驟..........................................................................................................6

3.3.1工程建立及存盤...................................................................................6 3.3.2工程項目的編譯...................................................................................7 3.3.3目標(biāo)芯片的選擇...................................................................................7 3.3.4時序仿真...............................................................................................8 3.3.5引腳鎖定.............................................................................................10 3.3.6硬件測試.............................................................................................11 3.3.7實驗結(jié)果.............................................................................................11

四、設(shè)計總結(jié)..............................................................................................................12

五、附錄......................................................................................................................12

5.1 VHDL源程序..................................................................................................12 5.2配置符號圖....................................................................................................17

一、課程設(shè)計任務(wù)及要求

1.1實驗?zāi)康?/p>

1）掌握VHDL語言的基本運用

2）掌握QuartusII的簡單操作并會使用EDA實驗箱 3）掌握一個基本EDA課程設(shè)計的操作

1.2功能設(shè)計

1）有時、分、秒計數(shù)顯示功能,小時為24進(jìn)制,分鐘和秒為60進(jìn)制以24小時循環(huán)計時

2）設(shè)置復(fù)位、清零等功能

3）有校時功能,可以分別對時及分進(jìn)行單獨校時,使其校正到標(biāo)準(zhǔn)時間 4）時鐘計數(shù)顯示時有LED燈顯示

二、整體設(shè)計思想

2.1性能指標(biāo)及功能設(shè)計

1）時、分、秒計時器

時計時器為一個24進(jìn)制計數(shù)器，分、秒計時器均為60進(jìn)制計數(shù)器。當(dāng)秒計時器接受到一個秒脈沖時，秒計數(shù)器開始從1計數(shù)到60，此時秒顯示器將顯示00、01、02、...、59、00；每當(dāng)秒計數(shù)器數(shù)到00時，就會產(chǎn)生一個脈沖輸出送至分計時器，此時分計數(shù)器數(shù)值在原有基礎(chǔ)上加1，其顯示器將顯示00、01、02、...、59、00；每當(dāng)分計數(shù)器數(shù)到00時，就會產(chǎn)生一個脈沖輸出送至?xí)r計時器，此時時計數(shù)器數(shù)值在原有基礎(chǔ)上加1，其顯示器將顯示00、01、02、...、23、00。即當(dāng)數(shù)字鐘運行到23點59分59秒時，當(dāng)秒計時器在接受一個秒脈沖，數(shù)字鐘將自動顯示00點00分00秒。2）校時電路

當(dāng)開關(guān)撥至校時檔時，電子鐘秒計時工作，通過時、分校時開關(guān)分別對時、分進(jìn)行校對，開關(guān)每按1次，與開關(guān)對應(yīng)的時或分計數(shù)器加1，當(dāng)調(diào)至需要的時與分時，撥動reset開關(guān)，電子鐘從設(shè)置的時間開始往后計時。2.2總體方框圖

三、詳細(xì)設(shè)計

3.1數(shù)字鐘的基本工作原理：

3.1.1時基T 產(chǎn)生電路

數(shù)字鐘以其顯示時間的直觀性、走時準(zhǔn)確性作為一種計時工具，數(shù)字鐘的基本組成部分離不開計數(shù)器，在控制邏輯電路的控制下完成預(yù)定的各項功能。

由晶振產(chǎn)生的頻率非常穩(wěn)定的脈沖，經(jīng)整形、穩(wěn)定電路后，產(chǎn)生一個頻率為1Hz的、非常穩(wěn)定的計數(shù)時鐘脈沖。

3.1.2調(diào)時、調(diào)分信號的產(chǎn)生

由計數(shù)器的計數(shù)過程可知，正常計數(shù)時，當(dāng)秒計數(shù)器（60進(jìn)制）計數(shù)到59 時，再來一個脈沖，則秒計數(shù)器清零，重新開始新一輪的計數(shù)，而進(jìn)位則作為分計數(shù)器的計數(shù)脈沖，使分計數(shù)器計數(shù)加1。現(xiàn)在我們把電路稍做變動：把秒計數(shù)器的進(jìn)位脈沖和一個頻率為2Hz的脈沖信號同時接到一個2選1數(shù)據(jù)選擇器的兩個數(shù)據(jù)輸入端，而位選信號則接一個脈沖按鍵開關(guān)，當(dāng)按鍵開關(guān)不按下去時（即為0），則數(shù)據(jù)選擇器將秒計數(shù)器的進(jìn)位脈沖送到分計數(shù)器，此時，數(shù)字鐘正常工作；當(dāng)按鍵開關(guān)按下去時（即為1），則數(shù)據(jù)選擇器將另外一個2Hz 的信號作為分計數(shù) 器的計數(shù)脈沖，使其計數(shù)頻率加快，當(dāng)達(dá)到正確時間時，松開按鍵開關(guān)，從而達(dá)到調(diào)時的目的。調(diào)節(jié)小時的時間也一樣的實現(xiàn)。

3.1.3計數(shù)顯示電路

由計數(shù)部分、數(shù)據(jù)選擇器、譯碼器組成，是時鐘的關(guān)鍵部分。

1、計數(shù)部分：由兩個60進(jìn)制計數(shù)器和一個24 進(jìn)制計數(shù)器組成，其中60 進(jìn)制計數(shù)器可用6 進(jìn)制計數(shù)器和10 進(jìn)制計數(shù)器構(gòu)成；24 進(jìn)制的小時計數(shù)同樣可用6 進(jìn)制計數(shù)器和10 進(jìn)制計數(shù)器得到：當(dāng)計數(shù)器計數(shù)到24 時，“2”和“4”同時進(jìn)行清零，則可實現(xiàn)24 進(jìn)制計數(shù)。

2、數(shù)據(jù)選擇器：84 輸入14 輸出的多路數(shù)據(jù)選擇器，因為本實驗用到了8個數(shù)碼管（有兩個用來產(chǎn)生隔離符號‘—’）。

3、譯碼器：七段譯碼器。譯碼器必須能譯出‘—’，由實驗二中譯碼器真值表可得：字母F 的8421BCD 碼為“1111”，譯碼后為“1000111”，現(xiàn)在如果只譯出‘—’，即字母F的中間一橫，則譯碼后應(yīng)為“0000001”，這樣，在數(shù)碼管上顯示的就為‘—’。

3.2設(shè)計思路

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求,系統(tǒng)設(shè)計采用自頂向下設(shè)計方法,由時鐘分頻部分、計時部分、按鍵部分調(diào)時部分和顯示部分五個部分組成。這些模塊都放在一個頂層文件中。

1）時鐘計數(shù)：

首先下載程序進(jìn)行復(fù)位清零操作,電子鐘從00：00：00計時開始。sethour可以調(diào)整時鐘的小時部分, setmin可以調(diào)整分鐘,步進(jìn)為1。

由于電子鐘的最小計時單位是1s,因此提供給系統(tǒng)的內(nèi)部的時鐘頻率應(yīng)該大于1Hz,這里取100Hz。CLK端連接外部10Hz的時鐘輸入信號clk。對clk進(jìn)行計數(shù),當(dāng)clk=10時,秒加1,當(dāng)秒加到60時,分加1；當(dāng)分加到60時,時加1；當(dāng)時加到24時,全部清0,從新計時。

用6位數(shù)碼管分別顯示“時”、“分”、“秒”,通過OUTPUT(6 DOWNTO 0)上的信號來點亮指定的LED七段顯示數(shù)碼管。

2）時間設(shè)置：

手動調(diào)節(jié)分鐘、小時，可以對所設(shè)計的時鐘任意調(diào)時間，這樣使數(shù)字鐘真正具有使用功能。我們可以通過實驗板上的鍵7和鍵4進(jìn)行任意的調(diào)整，因為我們用的時鐘信號均是1HZ的，所以每LED燈變化一次就來一個脈沖，即計數(shù)一次。3）清零功能： reset為復(fù)位鍵，低電平時實現(xiàn)清零功能，高電平時正常計數(shù)?？梢愿鶕?jù)我們自己任意時間的復(fù)位。

3.3設(shè)計步驟

3.3.1工程建立及存盤

1．打開 QuartusⅡ，單擊“File”菜單，選擇 File→New Project Wizard，對話框如下：分別輸入項目的工作路徑、項目名和實體名，單擊Finish。

2.單擊“File”菜單，選擇New，彈出小對話框，雙擊“VHDL File“，即選中了文本編輯方式。在出現(xiàn)的“Vhdl1.vhd”文本編輯窗中鍵入VHDL程序，輸入完畢后，選擇File→Save As，即出現(xiàn)“Save As”對話框。選擇自己建立好的存放本文件的目錄，然后在文件名框中鍵入文件名，按“Save”按鈕。

3.建立工程項目，在保存VHDL文件時會彈出是否建立項目的小窗口，點擊“Yes”確定。即出現(xiàn)建立工程項目的導(dǎo)航窗口，點擊“Next”，最后在出現(xiàn)的屏幕中分別鍵入新項目的工作路徑、項目名和實體名。注意，原理圖輸入設(shè)計方法中，存盤的原理圖文件名可以是任意的，但VHDL程序文本存盤的文件名必須與文件的實體名一致，輸入后，單擊“Finish”按鈕。3.3.2工程項目的編譯

單擊工具條上的編譯符號開始編譯，并隨著進(jìn)度不斷變化屏幕，編譯完成后的屏幕如圖所示：

3.3.3目標(biāo)芯片的選擇

選擇菜單 Assignments 選項的下拉菜單中選擇器件 Device ?，如圖所示： 在彈出的對話框中的 Family（器件序列欄）對應(yīng)的序列名，EP1C3 對應(yīng)的是 Cyclone 系列。在 Available Devices里選擇 EP1C3T144-C8(有時需要把 Show advanced devices的勾消去，以便顯示出所有速度級別的器件)。注意：所選器件必須與目標(biāo)板的器件型號完全一致。

在圖中，單擊“Device and Pin Options?”，在彈出的“Device and Pin Options?”窗口中，單擊“Unused Pins”標(biāo)簽。選擇“As output driving an unspecified signal ”（由于學(xué)習(xí)機(jī)的“FPGA”具有很多功能，為了避免使用引腳對其它器件造成影響，保證本系統(tǒng)可靠工作，將未使用引腳設(shè)定為輸出不定狀態(tài)）后，單擊確定后，無誤后單擊“OK”。

3.3.4時序仿真

建立波形文件：選擇 File→New，在New窗中選中“Other File”標(biāo)簽。在出現(xiàn)的屏幕中選擇“Vector Waveform File”項出現(xiàn)一新的屏幕。在出現(xiàn)的新屏幕中，雙擊“Name”下方的空白處，彈出“Insert Nod or Bus”對話框，單擊該對話框的“Node Finder??”。在屏幕中的 Filter 中選擇 Pins，單擊“List”。而后，單擊“>>”，所有輸入/輸出都被拷貝到右邊的一側(cè)，這些正是我們希望的各個引腳，也可以只選其中的的一部分，根據(jù)實際情況決定。然后單擊屏幕右上腳的 “OK”。在出現(xiàn)的小屏幕上單擊“OK”。

設(shè)定仿真時間寬度。選擇 Edit → End time?選項，在End time選擇窗中選擇適當(dāng)?shù)姆抡鏁r間域，以便有足夠長的觀察時間。

波形文件存盤。選擇File→Save as 選項，直接存盤即可。運行仿真器。在菜單中選擇項，直到出現(xiàn)，仿真結(jié)束。

未曾編輯的仿真波形

仿真波形 3.3.5引腳鎖定

將設(shè)計編程下載進(jìn)選定的目標(biāo)器件中，如EPF10K10，作進(jìn)一步的硬件測試，將設(shè)計的所有輸入輸出引腳分別與目標(biāo)器件的EPF10K10的部分引腳相接，操作如下：

1．選擇 Assignments → Assignments Editor ,即進(jìn)入 Assignments Editor編輯器。在Category 欄選擇 Pin，或直接單擊右上側(cè)的 Pin 按鈕。

2．雙擊 TO 欄的《new》,在出現(xiàn)的的下拉欄中選擇對應(yīng)的端口信號名(如 D[0])；然后雙擊對應(yīng)的欄的《new》,在出現(xiàn)的下拉欄中選擇對應(yīng)的端口信號名的期間引腳號。

3．最后存儲這些引腳鎖定信息后，必須再編譯（啟動）一次，才能將引腳鎖定信息編譯進(jìn)編程下載文件中。此后就可以準(zhǔn)備將編譯好的 SOF 文件下載到試驗系統(tǒng)的FPGA中去了。

引腳鎖定 3.3.6硬件測試

1.首先將下載線把計算機(jī)的打印機(jī)口與目標(biāo)板（如開發(fā)板或?qū)嶒灠澹┻B接好，打開電源，選擇模式7。

2.打開編輯窗和配置文件。選擇，彈出一個編輯窗。在Mode欄中選擇JTAG，并在選項下的小方框打勾。注意核對下載文件路徑與文件名。如果文件沒有出現(xiàn)或者出錯，單擊左Add file側(cè)按鈕，手動選擇配置文件 clock．sof。

3.最后單擊下載標(biāo)符Start，即進(jìn)入對目標(biāo)器件 FPGA 的配置下載操作。當(dāng) Progress 顯示100%，以及在底部的處理欄中出現(xiàn) Configuration Succeeded 時，表示編程成功，如圖所示。注意，如果必要時，可再次單擊 Start，直至編程成功。

4．下載完成后，通過硬件測試進(jìn)一步確定設(shè)計是否達(dá)到所有的技術(shù)指標(biāo)，如未達(dá)到，可逐步檢查，哪部分出現(xiàn)問題。如果是代碼出現(xiàn)問題，須修改代碼；若是時序波形圖有問題，須重新設(shè)置。

3.3.7實驗結(jié)果

實驗箱使用模式7，鍵8為復(fù)位按鍵，鍵8為1時正常工作。鍵4設(shè)置小時，鍵7設(shè)置分鐘。

下載成功后，按下鍵8，及使六個LED復(fù)位清零，顯示數(shù)秒的自動計時，可以通過4鍵設(shè)置小時數(shù)，7鍵設(shè)置分鐘數(shù)。當(dāng)秒數(shù)滿60則進(jìn)一位，分鐘數(shù)滿60進(jìn)一位，當(dāng)顯示為23:59:59時，秒數(shù)在加一則顯示00:00:00，之后從新計時。

四、設(shè)計總結(jié)

通過這次課程設(shè)計，我進(jìn)一步加深了對電子設(shè)計自動化的了解。并進(jìn)一步熟練了對QuartusII軟件的操作。在編寫程序的過程中，遇到了很多問題，使我發(fā)現(xiàn)自己以前學(xué)習(xí)上存在的不足。通過與同學(xué)探討和請教老師，終于把問題都解決了，并加深了對數(shù)字時鐘原理和設(shè)計思路的了解。

同時也掌握了做課程設(shè)計的一般流程，為以后的設(shè)計積累了一定的經(jīng)驗。做課程設(shè)計時，先查閱相關(guān)知識，把原理吃透，確定一個大的設(shè)計方向，在按照這個方向分模塊的把要實現(xiàn)的功能用流程圖的形式展示。最后參照每個模塊把輸入和輸出引腳設(shè)定，運用我們所學(xué)的VHDL語言進(jìn)行編程?？傊?，通過這次的設(shè)計，進(jìn)一步了解了EDA技術(shù)，收獲很大，對軟件編程、排錯調(diào)試、相關(guān)儀器設(shè)備的使用技能等方面得到較全面的鍛煉和提高。

在此，也感謝康老師的悉心指導(dǎo)，使自己學(xué)到了很多東西！

五、附錄

5.1 VHDL源程序

Alert模塊

LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY alert IS

PORT(clk:IN STD_LOGIC;

dain:IN STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);

speak:OUT STD_LOGIC;

lamp:OUT STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0));END alert;ARCHITECTURE fun OF alert IS

SIGNAL count:STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);SIGNAL count1:STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);

BEGIN speaker:PROCESS(clk)

BEGIN

--speak<=count1(1);

IF(clk'event and clk='1')THEN

IF(dain=”0000000“)THEN

speak<=count1(1);

IF(count1>=”10“)THEN

count1<=”00“;--count1為三進(jìn)制加法計數(shù)器

ELSE

count1<=count1+1;--speak<=count1(0);

END IF;

END IF;

END IF;

END PROCESS speaker;lamper:PROCESS(clk)

BEGIN

IF(rising_edge(clk))THEN

IF(count<=”10“)THEN

IF(count=”00“)THEN

lamp<=”001“;--循環(huán)點亮三只燈

ELSIF(count=”01“)THEN

lamp<=”010“;

ELSIF(count=”10“)THEN

lamp<=”100“;

END IF;

count<=count+1;

ELSE

count<=”00“;

END IF;

END IF;

END PROCESS lamper;END fun;Hour模塊

LIBRARY IEEE;use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY hour IS

PORT(clk,reset:IN STD_LOGIC;

daout:out STD_LOGIC_VECTOR(5 DOWNTO 0));END ENTITY hour;ARCHITECTURE fun OF hour IS SIGNAL count:STD_LOGIC_VECTOR(5 DOWNTO 0);

BEGIN

daout<=count;

PROCESS(clk,reset)

BEGIN

IF(reset='0')THEN count<=”000000“;--若reset=0，則異步清零

ELSIF(clk'event and clk='1')THEN

--否則，若clk上升沿到

IF(count(3 DOWNTO 0)=”1001“)THEN--若個位計時恰好到”1001“即9

IF(count<16#23#)THEN

--23進(jìn)制

count<=count+7;

--若到23D則

else

count<=”000000“;

--復(fù)0

END IF;

ELSIF(count<16#23#)THEN

--若未到23D，則count進(jìn)1

count<=count+1;

ELSE

--否則清零

count<=”000000“;

END IF;

--END IF（count（3 DOWNTO 0）=”1001“）

END IF;

--END IF（reset='0'）

END PROCESS;END fun;Minute模塊

LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY minute IS

PORT(clk,clk1,reset,sethour:IN STD_LOGIC;

enhour:OUT STD_LOGIC;

daout:OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0));END ENTITY minute;ARCHITECTURE fun OF minute IS SIGNAL count :STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);SIGNAL enhour_1, enhour_2: STD_LOGIC;--enmin_1為59分時的進(jìn)位信號 BEGIN

--enmin_2由clk調(diào)制后的手動調(diào)時脈沖信號串

daout<=count;

enhour_2<=(sethour and clk1);--sethour為手動調(diào)時控制信號，高電平有效

enhour<=(enhour_1 or enhour_2);PROCESS(clk,reset,sethour)

BEGIN

IF(reset='0')THEN--若reset為0，則異步清零

count<=”0000000“;

ELSIF(clk'event and clk='1')THEN--否則，若clk上升沿到

IF(count(3 DOWNTO 0)=”1001“)THEN--若個位計時恰好到”1001“即9

IF(count <16#60#)THEN--又若count小于16#60#，即60

IF(count=”1011001“)THEN--又若已到59D

enhour_1<='1';--則置進(jìn)位為1

count<=”0000000“;--count復(fù)0

ELSE

count<=count+7;--若count未到59D，則加7，即作”加6校正“

END IF;--使前面的16#60#的個位轉(zhuǎn)變?yōu)?421BCD的容量

ELSE

count<=”0000000“;--count復(fù)0（有此句，則對無效狀態(tài)電路可自啟動）

END IF;

--END IF（count<16#60#）

ELSIF(count <16#60#)THEN

count<=count+1;--若count<16#60#則count加1

enhour_1<='0' after 100 ns;--沒有發(fā)生進(jìn)位

ELSE

count<=”0000000“;--否則，若count不小于16#60# count復(fù)0

END IF;--END IF（count（3 DOWNTO 0）=”1001“）

END IF;--END IF（reset='0'）

END process;END fun;Second模塊

LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY second IS PORT(clk,reset,setmin:STD_LOGIC;

enmin:OUT STD_LOGIC;

daout:OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0));END ENTITY second;ARCHITECTURE fun OF second IS SIGNAL count:STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);SIGNAL enmin_1,enmin_2:STD_LOGIC;

--enmin_1為59秒時的進(jìn)位信號

BEGIN

--enmin_2由clk調(diào)制后的手動調(diào)分脈沖信號串

daout<=count;

enmin_2<=(setmin and clk);--setmin為手動調(diào)分控制信號，高電平有效

enmin<=(enmin_1 or enmin_2);--enmin為向分進(jìn)位信號

PROCESS(clk,reset,setmin)

BEGIN

IF(reset='0')THEN count<=”0000000“;--若reset為0，則異步清零

ELSIF(clk 'event and clk='1')then--否則，若clk上升沿到

IF(count(3 downto 0)=”1001“)then

--若個位計時恰好到”1001“即9

IF(count<16#60#)then--又若count小于16#60#,即60H IF(count=”1011001“)then

--又若已到59D

enmin_1<='1';count<=”0000000“;--則置進(jìn)位為1及count復(fù)0

ELSE

--未到59D

count<=count+7;--則加7，而+7=+1+6，即作”加6校正“

END IF;

ELSE

--若count不小于16#60#（即count等于或大于16#60#）

count<=”0000000“;

--count復(fù)0

END IF;

--END IF（count<16#60#）

ELSIF(count<16#60#)then--若個位計數(shù)未到”1001“則轉(zhuǎn)此句再判

count<=count+1;

--若count<16#60#則count加1

enmin_1<='0'after 100 ns;--沒有發(fā)生進(jìn)位

ELSE

--否則，若count不小于16#60#

count<=”0000000“;

--則count復(fù)0

END IF;

--END IF（count（3 DOWNTO 0）=”1001"）

END IF;

--END IF（reset='0'）END PROCESS;END fun;5.2配置符號圖