基于quartus的電子鐘

1、基于quartus的電子鐘NewlycompiledonNovember23,2020電子線路設計II基于QuartusII軟件的數(shù)字姓名：范征東5指導老師：黃建宇郝磊多功能數(shù)字鐘設計一、設計內容簡介電子數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術實現(xiàn)時、分、秒計時的裝置，與機械式時鐘相比具有更高的準確性和直觀性，因此得到了廣泛的使用。電子數(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，此次設計與制做電子數(shù)字鐘就是可以了解電子數(shù)字鐘的原理，學會制作電子數(shù)字鐘。通過電子數(shù)字鐘的制作能進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，通過它可以進一步學習與掌握各種組合邏輯

2、電路與時序電路的原理與使用方法。這次電子數(shù)字鐘的設計主要是利用74LS90的計數(shù)功能來實現(xiàn)電子鐘時、分、秒的跳變，整個設計主要分為六個模塊：時模塊、分模塊、秒模塊、分頻模塊、校時校分模塊、整點報時模塊。時、分、秒模塊分別用兩塊74LS90實現(xiàn)，并且分別將它們設置為60進制，60進制，24進制。秒信號的產生用石英晶體振蕩器加分頻器來實現(xiàn)，將秒信號送入秒模塊，每累計60秒發(fā)出一個分脈沖信號，分模塊每累計60分鐘，發(fā)出一個時脈沖信號，時模塊實現(xiàn)對24小時的累計，通過六個七段數(shù)碼管顯示出來。整點報時電路根據(jù)計時系統(tǒng)的輸出狀態(tài)產生一脈沖信號，然后加上一個高頻或低頻信號送到蜂鳴器實現(xiàn)報時。校時電路是直接加

3、一個脈沖信號到時計數(shù)器或者分計數(shù)器或者秒計數(shù)器來對“時”、“分”、“秒”顯示數(shù)字進行校對調整。本數(shù)字鐘以計時為基本功能，可以完成00:00:00到23:59:59，以及星期一至星期日的計時功能，并在控制電路的作用下具有保持、快速校時、快速校分的功能。在具有基本功能的基礎上，增加了下列擴展功能：鬧鐘、整點報時功能。數(shù)字計時器是由分頻電路、計時電路、控制電路、譯碼顯示電路等幾部分組成的。其中，分頻電路將試驗箱提供的48Mhz的頻率分成各模塊電路所需要的頻率；計時電路完成計時功能，并與動態(tài)顯示電路相連，將時間、日期、星期等信息顯示在七段數(shù)碼管上；秒表電路啟動后可完成最小單位為秒的計時；以上各部分電路

4、均與譯碼顯示電路連接，將以上數(shù)據(jù)分別顯示，通過按鈕切換。系統(tǒng)結構如下圖所示消抖電路設計目的設計目分頻的電路報時日期電路響鈴電路示“一電種用數(shù)字電路技術實現(xiàn)時、分、秒計時的裝置，與機械鐘相比數(shù)具有更高的準確性和直觀性,且具有無機械傳動星期等特點,|因此得到了廣泛的使用。數(shù)字電子鐘從原理上看是一鐘典路的數(shù)字電路，其中包括了組合邏輯電路和時序電路。設計與制做數(shù)字電子鐘可以使我們了解數(shù)字電子鐘的原理，并且學會制作數(shù)字電子鐘.而且通過數(shù)字電子鐘的制作進一步地了解各種在制作中用到的中小規(guī)模集成電路的作用及使用方法.且由于數(shù)字電子鐘包括組合邏輯電路和時序電路.通過此次課程設計可以進一步學習與掌握各種組合邏輯

5、電路與時序電路的原理與使用方法.設計任務設計制作一個數(shù)字電子鐘指標：（1）時間計數(shù)電路采用24進制，從00開始到23后再回到00；（2）各用2位數(shù)碼管顯示時、分、秒；（3）具有手動校時、校分功能，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10秒開始，蜂鳴器1秒響1秒停地響5次；（5）為保證計時器的穩(wěn)定性及準確性，由晶體振蕩器提供時間基準信號四、各模塊電路原理1、分頻電路實驗箱上提供振蕩源為48MHz,為獲得秒脈沖信號和顯示電路中需要頻率，以及消除觸點抖動所需頻率，需要對該振蕩源進行分頻處理。處理的過程示意如下：48MHz主要采用74160芯片

6、和7490芯片以及其他邏輯門組成不同進制的計數(shù)16MHz以器逐級分頻，將1616KHz50%的方波。10分頻計時電路可實時提供時間信息,1KHz16Hz時原理相同，用兩級60進制計數(shù)1000分頻包括時、分、秒。電路原理與秒表計1600Hz器記錄秒和分。同時級聯(lián)的第三季24進制計數(shù)器記錄小時，并向日期及星期電路提供一個周期為24小時的驅動信號。脈沖輸入端CLOCK和調時端通過一或門接入每級脈沖輸入，實現(xiàn)調時與計時互不沖突(1)秒60進制原理圖，將d4和d6接與門級聯(lián)分如圖2)分60進制原理圖包含級聯(lián)原理如秒i/:Jh：i1.:(.-：GND1.7;L:3、(3)小時：24進制打加*4)星期電路嘲

7、；SET9B。出CLKAQDSET9ASET9BQAGL尺昌QBCLRBQCCLKAQD7490=.d147-ddilil：IAKD2Mnsta作為機械開關的鍵盤，在按鍵操作時，機械觸點的彈性及電壓跳動等COUNTER?-I-|-B-,!I原因，在觸點閉合或開啟倚COUNTER的瞬間會出現(xiàn)電壓的抖動，如果不進行處.-.-.|.a.造成誤操作。按鍵去抖動的關鍵在手提取穩(wěn)定的低電平狀態(tài)。濾除前沿后沿抖動毛刺。對于一個按鍵信號，可以用一個脈沖對它進行采樣。如果連續(xù)幾次為低電平，可以認為信號已經處于穩(wěn)定狀態(tài)，這時輸出一個低電平按鍵信號。電路中的CLOCK可以為一個100hz的脈沖信號電路原理圖4、控制

8、電路控制電路原理是將脈沖送入各計時計數(shù)器的調整端，實現(xiàn)對時間和日期等5種信息的調整。設有“切換”和“校準”兩個按鍵，每按動一次“切換”按鍵，給計數(shù)器74160送入一個脈沖，計數(shù)信息送入數(shù)據(jù)選擇器74138為脈沖選擇不同的輸出端，同時計數(shù)信息通過譯碼器74154譯碼，選擇不同的燈亮起，提示當前脈沖輸出的端口，按動一次“校準”按鍵，送入一個脈沖。鬧鐘調整電路原理于此相同，不再贅述。原理圖如下：5、報時電路每當計時到整點后，蜂鳴器報時5秒。將當前時間的時和分與設置的時間00:05比較，小于即輸入信號控制報時。8、響鈴電路響鈴電路可接受報時和鬧鐘的信號，控制蜂鳴器.10、顯示電路11總電路五、實驗心得

9、通過這次實驗，我深刻意識到理論與實踐結合的重要性，本次實習使我們能夠將上學期所學的數(shù)字邏輯電路知識運用到實處。同時這也為后面我們學嵌入式原理及應用打下了很好的基礎。當然我們在做的過程中遇到很多問題，團隊合作顯得非常重要，畢竟一個人的思路有限，碰到問題容易陷入死胡同，我非常感謝搭檔李文峰同學的幫助以下是我們遇到的具體問題;1、實現(xiàn)計時功能要選擇芯片，比較常見的是74160和7490，我們認為7490內部級聯(lián)為10進制，且兩個7490級聯(lián)簡單我們就選擇了74902、在Block文件下，秒，分，都要在100進制的基礎上構成60進制。我們第一個問題就是如何構成60進制，通過查資料我們知道7490是高電

10、平清零，于是我們把0110中接出來問題解決了3、分和秒的級聯(lián)又是個問題。我們出錯在于沒有解決時鐘下降沿的問題。7490要給一個下降沿，于是我們在0101上接出與門，這樣從59變?yōu)?0就提供了一個下降沿，這樣就成功了4、星期是個比秒十分都要費腦筋的問題，我們決定以8為開始，12，3，4，5，6，8.星期電路如圖9，嬸：Dinst23inst25：2|ristJ4AND?nnst21r=NOTLAHD2d陰SET9ASET9BQACLRAQBCLRBor：CLKAQDCLKBhnst17COUNTER1!5、仿真的時候，選擇好時鐘的周期和ENDTIME。我們以數(shù)組的形式分別表示秒分時。往往因不熟悉quartus軟件而造成失誤。包括后來分配管腳。其實很多問題就出來頂層文件上。因為編譯的那個就是要選擇為頂層文件。還要經常編譯。6、下載的時候我是比較郁悶，因為有些耽誤我們進度的并不是我們自己設計的因素而是這個試驗箱本身有問題。時鐘不能下載，換了一個才好了。下載的時候要組建模塊同時引入分頻模塊和顯示模塊，如果不加入老師給的那四個模塊是根本不行的。同時顯示和時分秒模塊的脈沖頻率不能一樣，要分別給。然后在分配管腳。只要仔細按照程序來就不會出錯。7、當下載后，我們發(fā)現(xiàn)如果是按有些脈沖來給的化，我們的秒跳不過40，進而不能產生進位。這