FGA改革创新实验设计报告.doc

FGA改革创新实验设计报告

FGA改革创新实验设计报告

FGA改革创新实验设计报告

数字电子技术实验课程

FPGA创新实验设计报告

设计名称上下课铃声模拟系统

姓名林嘉颖金延鑫

学号30９0100７6８３090１０４182

专业班级机械电子工程0902

指导教师樊伟敏

日期20１1.６．6

浙江大学电工电子基础实验中心

一摘要

通过QUATURS软件的程序编译及ＦPGＡ的应用，模拟出浙江大学紫金港校区的上下课铃系统。

该系统分为两部分:电子钟部分和铃声部分

电子钟部分将实现二十四小时计时,时间设置等功能。铃声部分将实现特定时间（如上课时间）响起特定铃声功能。

二关键词

时序电路时钟系统调节装置声音系统QUAＴURS应用

三正文

上下课铃声系统

上下课

铃声系统

时钟系统

铃声系统

时钟部分

铃声选择

时钟调试

分频器

音频转换

音频调试

触发器

上下课铃声

整个上下课铃响可分为时钟系统和铃声系统两大部分。

时钟系统:

时钟部分分为铃声选择器,时间调试部分,时钟部分等三大模块。

1时钟部分

时钟部分实现24小时时钟运行及循环功能,按照１:60时间进行缩放,其中LED灯表示小时数，采用2４进制计数器实现;leｄ灯两位表示分钟数,采用60进制计数器实现，计数频率设置为1ＨZ，以节省时间。此部分设置能完全模拟时钟循环功能,即分钟部分逢六十进一,时钟部分逢24归零，同时23：59后自动返回００：00

2时间调试部分

时间调试部分实现时间暂停,移位调试时间(其中移到的位置会发生闪烁),时间设置等功能，具有调试目标明确，调试时间不会超过时钟表示范围等优点。

使用方法:将clr置为0之后，可以发现时钟十位在闪烁，此时通过按trf键可以将闪烁点移到下一个即时钟个位,以此类推。在移到自己想调节的位置以后通过按住ｐlus键，每一个秒脉冲之后可以发现该数加一,加到九跳回一。

通过一些条件语句,防止了当时钟十位等于2时,时钟个位不会大于3；时钟个位大于3时，时钟十位不会等于2。

3铃声选择器：

根据紫金港校区上下课的时间,制成铃声选择器。

以下为响铃时间安排表:

上课铃

下课铃

8:００

８:45

8:５0

9:３5

9:50

10:35

１0：40

11:2５

11:30

12:15

13：1５

１4:00

１4：０5

１4:５0

1４:5５

15：4０

15:55

16:40

16:45

1７:3０

１8:3０

19:15

19:２0

20:05

20:1０

20:55

根据时间表在相应时间,铃声响起。

铃声部分

铃声部分分为JＫ触发器，分频器,铃声部分，选择器，音频调试，音频转换器，六个模块。

1分频器

分频器将50MHZ的脉冲电路调节到合适的频率，在铃声系统部分中需使用两次,一次为对上下课铃音频电路的触发(1HZ）,一次为音频转换器的触发（62５００00HZ）．

2铃声部分

铃声部分设置成上课铃和下课铃两个子模块，分别存放上下课铃的乐谱。

3音频调试电路

根据十二平均律将两个八度共十六个音符设置成相应的频率。使其转换成相应的音高。

4音频转换器

原理为一个计数器,通过脉冲电路将每次的音符转换成相应的频率，通过小喇叭输出。

5ＪＫ触发器

整个音乐系统的开始与停止通过两个JK触发器来控制。

原理如图

当选择器发出信号时,第一个JK触发器中J通道接高,K通道为0,Q输出高电平，使第二个ＪK触发器触发(第二个JＫ触发器设置成T’触发器）此后即使第一个触发器中Ｊ=0．Q1状态保持,仍为1.

在铃声部分设置逻辑出口Ｋ,当输出最后一个音符时，ｋ=1,反馈到第一个ＪK触发器的K端上,此时Q1=0，使第二个触发器清零，停止向铃声部分输送脉冲信号。铃声停止。

3.2实验原理图展示

时钟部分

铃声部分

综合电路

3.３仿真波形及分析

Trｆ仿真波形

由图可知,每一个trｆ下降沿使trfo从３减到0再到3从而实现循环，当clr变为０了之后，trfｏ立即变为3。

SＳ仿真波形

15为变暗。由图可知,假定pｌｕs键按住，trfｏ为３，因此ｈ_ｈi从0开始加到５，然后放开plus之后ｈ_ｈi交替5与15，说明正在闪烁。假定当按下tｒf,trｆｏ变为2，即闪烁从h_hｉ改为h_lo,同样tｒfo为1时,闪烁ｍ＿hｉ。

SZ仿真波形

上三图为时钟正常工作时的输出。

上图为当clｒ为1，按plus的时候，当trｆo为3,2,1时h_hi，h_ｌｏ，ｍ_hi的数值的增加。

Lj仿真波形

当时间为0８:００,０8:45时分别输出tmp1,tmp2为１0和01，当下一个脉冲到来,０８: