通過紅外設(shè)置時(shí)間的數(shù)字時(shí)鐘

1、通過紅外設(shè)置時(shí)間的數(shù)字時(shí)鐘姓 名: 江澤煒、王賁專 業(yè): 通 信 工 程2015-8-20摘要隨著電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)和可編程邏輯器件的出現(xiàn)和飛速發(fā)展，在設(shè)計(jì)周期得到大大的縮短的同時(shí)系統(tǒng)成本也有了大幅度的降低，顯然標(biāo)準(zhǔn)邏輯器件的組裝已遠(yuǎn)不能滿足這方面的要求。而Verilog HDL能提供高階電路描述語言的方式，讓復(fù)雜的電路可以通過Verilog HDL編輯器的電路合成方式，輕易而且快速的達(dá)到設(shè)計(jì)的規(guī)格。由于Verilog HDL電路描述語言能涵蓋的范圍相當(dāng)廣，能適用于各種不同階層的設(shè)計(jì)工程師的需要，所以Verilog HDL電路設(shè)計(jì)毫無疑問的成為硬件設(shè)計(jì)工程師的必備工具。本系統(tǒng)是用Verilog

2、編寫的通過紅外設(shè)置時(shí)間的數(shù)字時(shí)鐘。該設(shè)計(jì)采用了現(xiàn)場可編程邏輯器件FPGA設(shè)計(jì)，并基于硬件描述語言Verilog HDL在Altera公司的Quartus 軟件上實(shí)現(xiàn)仿真。通過紅外遙控器在數(shù)碼管上設(shè)置時(shí)間以及年月日，確定后開始計(jì)時(shí)。關(guān)鍵詞：Verilog ，紅外信號，計(jì)時(shí)器目 錄第1章 緒 論41.1 項(xiàng)目的背景和意義41.3 項(xiàng)目的主要內(nèi)容錯(cuò)誤！未定義書簽。1.4 項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)安排5第2章 設(shè)計(jì)方案錯(cuò)誤！未定義書簽。2.1各模塊詳細(xì)說明72.1.1紅外接收模塊72.1.2按鍵驅(qū)動(dòng)模塊82.1.3 數(shù)碼管顯示模塊72.1.4 8563模塊 第3章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)據(jù)處理10結(jié) 論錯(cuò)誤！未定義書簽。參考

3、文獻(xiàn)錯(cuò)誤！未定義書簽。附 錄 14第1章 緒 論1.1 項(xiàng)目的背景和意義20 世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動(dòng)下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，有力地推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和社會(huì)信息化程度的提高， 同時(shí)也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快?，F(xiàn)代生活的人們越來越重視起了時(shí)間觀念，可以說是時(shí)間和金錢劃上了等號。對于那些對時(shí)間把握非常嚴(yán)格和準(zhǔn)確的人或事來說，時(shí)間的不準(zhǔn)確會(huì)帶來非常大的麻煩， 所以以數(shù)碼管為顯示器的時(shí)鐘比指針式的時(shí)鐘表現(xiàn)出了很大的優(yōu)勢。數(shù)碼管顯示的時(shí)間簡單明了而且讀數(shù)快、時(shí)間準(zhǔn)確顯示到秒。而機(jī)械式的依賴于晶體震蕩器，可能會(huì)導(dǎo)致誤差。數(shù)字鐘是采用

4、數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對“時(shí)”“分”“秒”數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置。數(shù)字鐘的精度、穩(wěn)定度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過老式機(jī)械鐘。1.2 項(xiàng)目的主要內(nèi)容上電后顯示為00-00-00，開始計(jì)時(shí)，通過紅外遙控器來設(shè)置時(shí)間，發(fā)出開始設(shè)置信號，計(jì)時(shí)停止，然后從秒、分、小時(shí)、星期、日、月、年開始設(shè)置，設(shè)置完畢后發(fā)出確定命令，數(shù)碼管從設(shè)置的時(shí)間開始計(jì)時(shí)，按按鍵可以切換顯示內(nèi)容，設(shè)置時(shí)間時(shí)可以設(shè)置到某一位進(jìn)行確定并開始計(jì)時(shí)。1.3 項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)安排程序總體上分為6個(gè)模塊：頂層模塊、鍵盤按鍵驅(qū)動(dòng)模塊、紅外接收模塊、數(shù)碼管顯示模塊、8563模塊，時(shí)間設(shè)置模塊。6個(gè)模塊并行執(zhí)行。頂層模塊：只對底層模塊進(jìn)行例化，不做邏輯設(shè)計(jì)。鍵盤按鍵驅(qū)動(dòng)模塊：對按鍵進(jìn)行

5、相關(guān)處理，切換顯示的時(shí)間紅外接收模塊：對遙控器發(fā)射的紅外進(jìn)行譯碼后傳給時(shí)間設(shè)置模塊。8563模塊：將時(shí)間設(shè)置模塊出來的數(shù)據(jù)通過I2C總線傳輸給8563時(shí)鐘芯片，再從8563讀取時(shí)間的數(shù)據(jù)，然后通過數(shù)碼管來顯示時(shí)間。數(shù)碼管顯示模塊：顯示從8563模塊傳遞過來的數(shù)碼管顯示值。 總體設(shè)計(jì)框圖如下：第2章 設(shè)計(jì)方案2.1 I²c協(xié)議 發(fā)送到SDA線上的每個(gè)字節(jié)必須為8位。每次傳輸可以發(fā)送的字節(jié)數(shù)量不受限制。每個(gè)字節(jié)后必須跟一個(gè)響應(yīng)位首先傳輸?shù)氖菙?shù)據(jù)的最高位（MSB） 如果從機(jī)要完成一些其他功能后 （例如一個(gè)內(nèi)部中斷服務(wù)程序）才能接收或發(fā)送下一個(gè)完整的數(shù)據(jù)字節(jié)，可以使時(shí)鐘線SCL保持低電平迫使

6、主機(jī)進(jìn)入等待狀態(tài)。當(dāng)從機(jī)準(zhǔn)備好接收下一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)并釋放時(shí)鐘線SCL后，數(shù)據(jù)傳輸繼續(xù)。數(shù)據(jù)傳輸必須帶響應(yīng)。相關(guān)的響應(yīng)時(shí)鐘脈沖由主機(jī)產(chǎn)生。在響應(yīng)的時(shí)鐘脈沖期間，發(fā)送器釋放SDA（線高）。在響應(yīng)的時(shí)鐘脈沖期間，接收器必須將SDA線拉低，使它在這個(gè)時(shí)鐘脈沖的高電平期間保持穩(wěn)定的低電平。當(dāng)然必須考慮建立和保持時(shí)間。當(dāng)從機(jī)不能響應(yīng)從機(jī)地址時(shí)（例如它正在執(zhí)行一些實(shí)時(shí)函數(shù)不能接收或發(fā)送），從機(jī)必須使數(shù)據(jù)線保持高電平。主機(jī)然后產(chǎn)生一個(gè)停止條件終止傳輸或者產(chǎn)生重復(fù)起始條件開始新的傳輸。 如果從機(jī)接收器響應(yīng)了從機(jī)地址但是在傳輸了一段時(shí)間后不能接收更多數(shù)據(jù)字節(jié)，主機(jī)必須再一次終止傳輸。這個(gè)情況用從機(jī)在第一個(gè)字節(jié)后沒有

7、產(chǎn)生響應(yīng)來表示。從機(jī)使數(shù)據(jù)線保持高電平 ，主機(jī)產(chǎn)生一個(gè)停止或重復(fù)起始條件 。 如果傳輸中有主機(jī)接收器，它必須過在從機(jī)不產(chǎn)生時(shí)鐘的最后一個(gè)字節(jié)不產(chǎn)生一個(gè)響應(yīng)，向從機(jī)發(fā)送器通知數(shù)據(jù)結(jié)束。從機(jī)發(fā)送器必須釋放數(shù)據(jù)線，允許主機(jī)產(chǎn)生一個(gè)停止或重復(fù)起始條件。2.2各模塊詳細(xì)說明2.2.1總體設(shè)計(jì)RTL圖2.2.2紅外接收模塊當(dāng)按下遙控器的按鍵時(shí)，遙控器將發(fā)出如圖1的一串二進(jìn)制代碼，稱它為一幀數(shù)據(jù)。根據(jù)各部分的功能，可將它們分為5部分，分別為引導(dǎo)碼、用戶碼、用戶反碼、數(shù)據(jù)碼、數(shù)據(jù)反碼。遙控器發(fā)射代碼時(shí)，均是低位在前，高位在后。紅外接收頭會(huì)將高低電平變反，所以實(shí)際從IR端出來的電平是上述格式圖中的波形取反，即停

8、止?fàn)顟B(tài)時(shí) IR為高電平，然后接收到9ms左右的低電平后進(jìn) 入準(zhǔn)備狀態(tài)。我們這里取32位中的第17-24進(jìn)行數(shù)據(jù)的譯碼輸出。2.2.3按鍵驅(qū)動(dòng)模塊輸入：按鍵輸入一個(gè)信號key_in;輸出：下降沿的判斷使能輸出；我們在這里調(diào)用我們以前做過的按鍵驅(qū)動(dòng)模塊，按下之后數(shù)碼管進(jìn)行時(shí)分秒界面和年月日界面之間的相互切換。2.2.4數(shù)碼管顯示模塊輸入：由8563模塊輸出的時(shí)鐘，按鍵的下降沿的使能輸入，全局時(shí)鐘，全局復(fù)位信號；輸出：數(shù)碼管的段選和位選輸出；程序分為5個(gè)always語句塊，always語句塊之間并行執(zhí)行。 我們這里在為選的always語句塊中定義兩個(gè)狀態(tài)，一個(gè)是時(shí)分秒的狀態(tài)，一個(gè)是年月日狀態(tài)。我們通

9、過按鍵的方式來實(shí)現(xiàn)時(shí)分秒和年月日之間的切換 2.2.5時(shí)間設(shè)置模塊輸入：紅外接收模塊中的譯碼輸出，紅外模塊的標(biāo)志位輸出，全局時(shí)鐘，全局復(fù)位信號；輸出：設(shè)定的想要的時(shí)間；我們這里由于標(biāo)志位比數(shù)據(jù)輸入塊一拍，我們先把標(biāo)志位延時(shí)1拍產(chǎn)生新的標(biāo)志位，在時(shí)間設(shè)定的always語句塊中以該標(biāo)志位進(jìn)行使能判斷，然后判斷設(shè)置時(shí)間的信號是否產(chǎn)生，最后設(shè)置時(shí)間從秒的地位設(shè)置到年的高位，每設(shè)置完一個(gè)數(shù)按鍵跳到下一個(gè)數(shù)。設(shè)置完之后按下確定按鈕，時(shí)鐘設(shè)置完畢。2.2.6 8563模塊輸入：時(shí)間設(shè)置模塊的設(shè)定時(shí)間輸出，全局時(shí)鐘輸入，全局復(fù)位信號輸入,I2C總線的數(shù)據(jù)輸入，紅外的時(shí)間開始確定信號的輸入。輸出：時(shí)間的輸出，I2C總線的數(shù)據(jù)和時(shí)鐘，三態(tài)門的使能信號輸出。我們通過I2C總線來實(shí)現(xiàn)FPGA與8563時(shí)鐘芯片之間的數(shù)據(jù)傳輸，這里FPGA是主機(jī)，8563是從機(jī)。我們把時(shí)間設(shè)定模塊的數(shù)據(jù)通過I2C總線