南京理工大学 EDA（Ⅱ）实验报告
——多功能数字钟
学院：
学号： 姓名：
指导老师： 2013年11月20日
摘要
本实验主要是所学的数字逻辑电路的知识的综合运用，借助QUARTUS Ⅱ软件和SmartSOPC实验箱对设计的数字钟系统进行仿真和调试。该数字钟系统不仅具有24小时计数、星期显示、校分校时和整点报时等基本功能，而且能设置闹钟、闹钟响铃、LED点阵显示、12/24小时模式切换等拓展功能。本系统按照模块设计思想，对每一个功能独立设计电路并封装，设计方法结合了原理图设计和VHDL语言设计，充分发挥各自优点，以得到性能完善的电路模块。
关键字：数字钟 QUARTUSⅡ VHDL SmartSOPC实验箱
Abstract
This experiment is a comprehensive application of the Digital Logic Circuit. With the help of QUARTUS Ⅱ software and SmartSOPC experiment box, the digital clock system can be designed successfully. This system is equipped with the extended functions of alarm clock setting, alarming, LED matrix displaying and 12 or 24 hours modes change except for the basic functions, namely, 24-hour counting, week displaying, hour check, minute check and time telling. This system consists of various modules, which are designed with the schematic method and VHDL language. The advantages of the two methods contributes to the consummate result of each module.
Keywords: Digital Clock Quartus II VHDL SmartSOPC
1
2
目录
摘要…………………………………………………………………………………………….1 目录…………………………………………………………………………………………….2 一、 正文…………………………………………………………………………………….3
1.1 设计要求说明………………………………………………………………………..3 1.2 系统工作原理………………………………………………………………………..3 1.3 子模块设计原理……………………………………………………………………..4 1.3.1 脉冲信号发生电路……………………………………………………………...4 1.3.2 二十四小时计时电路…………………………………………………………...7 1.3.3 快速校分校时电路……………………………………………………………...8 1.3.4 星期显示与调整电路…………………………………………………………...10 1.3.5 数码管显示电路…………………………………………………………….......11 1.3.6 整点报时电路……………………………………………………………...........12 1.3.7 闹钟设置电路……………………………………………………………...........13 1.3.8 闹钟响铃电路……………………………………………………………...........14 1.3.9 12/24小时模式切换电路…………………………………………………..........16 1.3.10 开关消颤电路………………………………………………………….............18 1.3.11 LED点阵显示电路…………………………………………………….............18 1.4 调试与仿真…………………………………………………………………………..21 1.5 编程下载……………………………………………………………………….…….22 二、结论…………………………………………………………………………….……………23 2.1 实验结果……………………………………………………………………….…….23 2.2 实验问题……………………………………………………………………….…….24 2.3 实验总结……………………………………………………………………….…….24 三、参考文献……………………………………………………………………….……………25 四、附录……………………………………………………………………….…………………25
3
一、正文
1.1 设计要求说明
本实验要求利用QuartusII软件设计一个数字钟，并下载到SmartSOPC实验系统中。该数字计时器，可以完成00:00:00到23:59:59的计时功能，并在控制电路的作用下具有保持、清零、快速校时、快速校分、整点报时等功能。 实验基本要求：
1、 能进行正常的时、分、秒计时功能； 2、 分别由六个数码管显示时分秒的计时；
3、 K1为系统时能开关，K2为系统清零开关，K3为系统校分开关，K4为系统校时开
关。
实验提高要求：
1、 时钟具有整点报时功能（当时钟计到59’53”时开始报时，在59’53”, 59’55”,59’
57” 时报时频率为500Hz,59’59”时报时频率为1KHz）； 2、 时钟具有闹表设定功能，当时钟到设定时间时能够响铃。 3、 自由添加其他功能
1.2 系统工作原理
主电路是由脉冲信号发生电路利用分频器产生1Hz的时钟信号，该时钟信号驱动计时电
路计时，计时电路就是有多片模24或模60计数器级联组成，校分和校时信号和使能信号、清零信号通过组合逻辑电路（门电路）和输入到计数器的使能端和置数端，即能实现异步清零和异步快速校分功能。系统总的逻辑框图如图2-1.
图2-1 系统逻辑框图
显示电路由74138译码器、多线数据选择器、7447显示译码器和扫描电路组成，由于只用一块显示译码器，故需要扫描电路实现分时复用该芯片，扫描电路为模8计数器，即在一
4