图2-25 比较模块波形仿真图
2.7打铃模块设计
如表2-1所示为学校作息时间。学校作息时间分为春季和夏季之分，上课下课时间共包括46个时间点，将此写入程序中，当时钟时间与这些时间相同时，输出高电平，与时钟信号相与，作为报警模块的输入。
表2-1 学校作息时间
春季作息时间 上课 08:30 上午 09:15 10:20 11:15 13:30 下午 14:25 15:20 16:15 18:30 晚上 19:25 20:20 22:00 下课 09:15 10:10 11:05 12:00 14:15 15:10 16:05 17:00 19:15 20:10 21:05 上课 08:30 09:15 10:20 11:15 14:00 14:55 15:50 16:45 19:00 19:55 20:50 22:00 夏季作息时间 下课 09:15 10:10 11:05 12:00 14:45 15:40 16:35 17:30 19:45 20:40 21:35 16
图2-26 打铃模块设计框图
如图2-26所示为打铃模块设计框图。模块包括作息选择和时间比较部分，其设计思路为：通过k3进行春夏作息时间选择，将时钟的时高位、时低位、分高位、分低位分别于表2.1中的打铃时间数据进行比较，若相等，则Q_Y输出高电平，否则输出低电平。
图2-27 打铃模块符号图
如图2-27所示为打铃模块符号图。K3为切换春夏作息时间的按键，当K3为高电平时选择春季作息时间，方为低电平时选择夏季作息时间；Q_HB[3..0]接时钟时间的时高位，Q_HA[3..0]接时钟时间的时低位，Q_MB[3..0]接时钟时间的分高位，Q_MA[3..0]接时钟时间的时低位；Q_Y为打铃模块的输出，接报警模块的输入。
17
图2-28 打铃模块波形仿真图
如图2-28所示为打铃模块波形仿真图。可以看出：当K3为高电平时，选择春季作息时间，当时钟时间由八点二十九分跳变为八点三十分时，Q_Y由低电平变为高电平，此为春季作息时间上午的的八点三十分；当K3为低电平时，选择夏季作息时间，当时钟时间由八点二十九分跳变为八点三十分时，Q_Y由低电平变为高电平，此为夏季作息时间上午的八点三十分；当K3为高电平时，选择春季作息时间，当时钟时间由十三点二十九分跳变为十三点三十分时，Q_Y由低电平变为高电平，此为春季作息时间下午的十三点三十分；当K3为低电平时，选择夏季作息时间，当时钟时间由十三点五十九分跳变为十四点整时，Q_Y由低电平变为高电平，此为夏季作息时间下午的十四点整。由此可知打铃模块满足设计要求。
2.8报警模块设计
报警模块主要包括报警时长设定模块和蜂鸣器发生模块，实现学校作息时间报时和闹钟报警的功能。
2.8.1报警时长设定模块
如图2-29、2-30所示分别为报警时长设定模块符号图和RTL图。其中Reset为复位端，低电平有效；up_key为调节报警时间的按键，时长可从一秒调至十五秒，连接按键模块；speaktime[3..0]为报警时长的输出，连接蜂鸣器发生模块的输入端。
图2-29 报警时长设定模块符号图
18
图2-30 报警时长设定模块RTL图
如图2-31所示为报警时长设定模块波形仿真图。复位按键reset设为高电平，给up_key一定脉冲时钟，没到达一次脉冲上升沿，speaktime就加一，当计到15时重新从0开始，实现了报警时长在1至15秒内自由设定的要求。
图2-31 报警时长设定模块波形仿真图
2.8.2蜂鸣器发声模块
如图2-32所示为蜂鸣器电路。本设计需用两个蜂鸣器，一个蜂鸣器用于学校作息时间报时，另外一个蜂鸣器用于闹钟报警。
图2-32 蜂鸣器电路
如图2-33，2-34所示为蜂鸣器发声模块符号图和RTL图。QY接比较模块的输出，相当于蜂鸣器发生模块的使能信号；CLK接1Hz的时钟模块，报警可实现每一秒响一下；speaktime[3..0]接报警时长设定模块的输出，为报警持续的时间长度，范围在一秒
19 至十五秒以内；q_20s为蜂鸣器发声模块的输出，接蜂鸣器的负极。
图2-33 蜂鸣器发声模块符号图
图2-34 蜂鸣器发声模块RTL图
如图2-35所示为蜂鸣器发声模块波形仿真图。给clk接入一定脉冲，speaktime为一秒，当Q_Y为高电平时，伴随时钟脉冲下一个周期的到来，q_20s由低电平变为高电平，高电平持续时间与时钟脉冲的一个周期相等，实际测试时，时钟脉冲为1Hz的秒信号，所以报警时长为1s；当设定speaktime为15秒时，q_20s伴随时钟脉冲下一个周期的到来，由低电平变为高电平，持续时间与时钟脉冲的15个周期相等，可实现15s的报警时长。由此可知，蜂鸣器发生模块满足设计要求，可实现1-15秒自由调节。
图2-35 蜂鸣器发声模块波形仿真图
20