数字逻辑设计及应用课程设计报告自动打铃器.doc

数字逻辑设计及应用 课程设计报告 姓 名： 学 号： 选课号： 设计题号： 一．设计题目 自动打铃器 二．设计要求 1．有数字钟功能； 2．可设置六个时间，定时打铃； 3．响铃5秒钟。 设计过程 1．总体方案 数字钟系统可以分为以下几大模块：时钟信号发生模块，基本计时模块，动态显示模块，控制电路模块，报时电路模块。 首先需要将系统时钟进行分频得到1HZ 时钟信号进行计时。 计时电路采用了74LS160 二进制BCD 码计数器构成了模24 和模60 的计数器，进行时分秒的计时。为了避免产生逻辑冒险，计数器尽量采用了同步计数器。 译码显示电路采用的是动态显示的方案，动态显示使用数据选择器的分时复用功能，将任意多位数码管的显示驱动，由一个七段显示译码器来完成。 闹钟的主要部分是4个7485构成的16位数据比较器。闹钟设定时间和时钟时间做比较，然后给蜂鸣器信号闹钟。 2 . 各子模块设计原理 2.1 时钟信号发生模块 为了便于实现秒表的计时功能和报时功能，时钟信号发生模块共输出1HZ 100HZ 512HZ 1KHZ 的时钟信号，输入只有一个，就是系统时钟48MHZ。48MHZ 分频的具体实现为，将48 进制计数器和1K 进制计数器级联。通过计数器的最高位产生1HZ 信号，由于48 不是2 的整数次幂，所以分频得到的信号。占空比不为50％。各个模块的进位信号为各个模块的最高位。 下面为48分频电路： 下面为1000分频电路： 2.2 秒计数电路用两片74160模10计数器设计一个模60计数器，当计数值为59时，下一个时钟信号给计数器置数。 1）秒计数的CLK时钟端用分频后的1hz输入。 2）秒十位的sec[6]非输出用于分计数的进位脉冲。 3）Clear输入用于清零端信号输入。 4）输出sec[7..0]作为秒计数器的值。 仿真波形如下： 2.3分计数电路 用两片74160模10计数器设计一个模60分计数器，当计数值为59时，下一个时钟信号给计数器置数。 仿真波形如下： 2.4 小时计数电路用两片74160以置数法设计一个模24计数器作为小时计数器电路。 仿真波形如下： 2.5动态数码显示电路 如上模块图，这个大的动态数码显示电路模块又分为4个小模块，分别为24选4MUX，显示译码器，计数器，译码器74138。基本原理如下，由一个模6的计数器产生的3位信号输入到24选4MUX和译码74138上，分别选出4位BCD码，和8位译码器中的6位。BCD码通过显示译码器得到7位接到数码管的7段上。因为整个模块为动显，所以计数器的时钟信号需要输入1khz。 2.6时钟校分电路 通过在计时电路钟添加附加电路来实现校分电路功能 K1=1,K2=0,K3=1时设定时钟分钟，给时钟分钟模块的低位使能端一个高电平，同时再通过非门后给置零端一个信号，当分钟走到59时候置零，从而不会出现在校分的时候出现走到60或者之后的数字。 K1=0,K2=0,K3=0时设定时钟小时，设计的原理和分钟类似，条件改变了，当走到23的时候置零。 2.7 时钟清零电路 给计时电路的6个74160的清零端接到 一个开关上控制就行。 2.8闹钟模块 闹钟模块共有六路闹钟设定和时间比较模块，实现六路定时打铃。 2.8.1闹钟设定 闹钟的设定又一个模60计数器和一个模24计数器构成。 K1=1,K2=1,K3=0时设定闹钟分钟，原理和时钟校分电路一样。给闹钟分钟的低位使能端一个高电平，同时再通过非门后给置零端一个信号，当分钟走到59时候置零，从而不会出现在校分的时候出现走到60或者之后的数字。K1=0,K2=1,K3=1时设定闹钟小时，设计的原理和分钟类似，条件改变了，当走到23的时候置零。 2.8.2时间比较 将时钟的分钟和小时BCD码和闹钟的分钟和小时的BCD码输入到比较模块中，通过比较器得到信号，输给蜂鸣器，达到闹钟的效果。 设计结论 通过仿真，最终证明此设计能正常的工作，实验过程中，大多数问题在自己的仿真调试下都得到了解决，培养了独立思考解决问题的习惯。学会了电路的故障排查，学会了怎样从问题出发，找到问题的根源，然后用相应的方法来解决问题。培养了严谨细心认真的品质。有些问题，看起来特别小，比如闹铃电路中模6计数器设计时误把“与非门”用成了“与门”，导致了无法正常的模6计数。但这些小的细节直接影响着实验的质量与结果。让我更加深刻地懂得了做任何事都要注意细节。 附录:VHDL程序 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_unsigned.all;