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自动打铃器 作者： 日期：2 个人收集整理 勿做商业用途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。三 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0.（1）秒计数的CLK时钟端用分频后的1hz输入。(2）秒十位的sec6取非后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sec7。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，因为要考虑到秒计时电路,所以还要输入一个当秒为59的信号，这样下一个时钟信号才能给计数器置数0。电路图如下：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。当秒计时为59，分计时为59时且小时计数为23时给置数端一个低电平信号置数。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。四 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；entity szz isport（clk：in std_logic; clk1：in std_logic； md1：in std_logic; md2:in std_logic_vector(1 downto 0)； speak：out std_logic； dout：out std_logic_vector（6 downto 0）; selout:out std_logic_vector（2 downto 0)；end szz;architecture one of szz issignal sel:std_logic_vector(2 downto 0)；signal hou1：std_logic_vector(3 downto 0);signal hou2:std_logic_vector(3 downto 0)；signal min1:std_logic_vector(3 downto 0);signal min2:std_logic_vector（3 downto 0);signal seth1：std_logic_vector(3 downto 0);signal seth2：std_logic_vector（3 downto 0);signal setm1：std_logic_vector(3 downto 0）;signal setm2:std_logic_vector（3 downto 0）;signal sec1：std_logic_vector(3 downto 0）;signal sec2:std_logic_vector（3 downto 0);signal h1：std_logic_vector（3 downto 0);signal h2：std_logic_vector（3 downto 0)；signal m1:std_logic_vector（3 downto 0）；signal m2：std_logic_vector(3 downto 0);signal s1：std_logic_vector（3 downto 0）；signal s2：std_logic_vector(3 downto 0)；-begin-计数choice：process（clk1）beginif clk1event and clk1=1 thenif sel=101” thensel=000”;elsesel=sel+1；end if;end if;end process choice；-小时十位h110:process(clk,hou2，min1，min2,sec1,sec2,md1，md2）beginif clkevent and clk=1 thenif (hou1=”0010” and hou2=0011）and(min1=”0101” and min2=”1001) and (sec1=0101” and sec2=1001) thenhou1=0000;elsif hou1=0010”and hou2=”0011”and md1=0 and md2=01” then-当时间为23点且处于校时状态时hou1=0000;elsif (hou2=1001”and（min1=”0101 and min2=1001”) and （sec1=0101 and sec2=”1001）)or (hou2=1001and md1=0 and md2=”01） thenhou1=hou1+1；end if；end if；end process h110；-小时个位h220：process(clk，min1，min2,sec1,sec2，md1,md2，hou1)beginif clkevent and clk=1 thenif （hou1=0010” and hou2=0011)and（min1=”0101” and min2=1001） and （sec1=0101 and sec2=1001） thenhou2=”0000；elsif hou2=”1001”and(min1=”0101 and min2=”1001”） and （sec1=”0101 and sec2=1001”） thenhou2=”0000”;elsif (hou2=1001”and md1=0 and md2=01）or (hou1=0010”and hou2=”0011） thenhou2=0000;md=1;elsif （min1=”0101” and min2=1001”） and (sec1=0101” and sec2=”1001)or (md1=0 and md2=”01） thenhou2=hou2+1；-speak=clk；end if；end if;end process h220；-分钟十位m110:process(clk,min2，sec1,sec2,md1，md2)beginif clkevent and clk=1 thenif (min1=0101” and min2=1001”) and （sec1=0101” and sec2=”1001”) thenmin1=0000”;elsif min1=0101and min2=1001and （md1=0 and md2=00”）thenmin1=”0000”;elsif (min2=”1001and （sec1=”0101” and sec2=”1001”） or (min2=1001”and md1=0 and md2=”00”)thenmin1=min1+1;end if；end if；-end if；end process m110；-分钟个位m220：process（clk,sec1,sec2，md1,md2)beginif clkevent and clk=1 thenif min2=”1001and （sec1=0101” and sec2=”1001”）thenmin2=”0000”;elsif min2=”1001”and （md1=0 and md2=”00）thenmin2=”0000；else if (sec1=”0101” and sec2=”1001”) or（md1=0 and md2=00)thenmin2=min2+1；end if;end if；end if;end process m220；-秒十位s110：process（clk）beginif clkevent and clk=1 thenif (sec1=”0101 and sec2=1001”）thensec1=”0000;else if sec2=”1001thensec1=sec1+1;end if；end if;end if;end process s110;-秒个位s220:process（clk)beginif clkevent and clk=1 thenif sec2=”1001 thensec2=”0000;else sec2=sec2+1；end if;end if；end process s220;-时间设置小时部分sethour1：process（clk，seth2)beginif clkevent and clk=1 thenif seth1=”0010and seth2=0011 thenseth1=”0000；elsif seth2=1001” thenseth1=seth1+1；end if；end if；end process sethour1;-sethour2:process（clk，md1,md2，seth1）beginif clkevent and clk=1 thenif (seth1=”0010”and seth2=0011）or seth2=1001thenseth2=0000;elsif md1=1 and md2=00 thenseth2=seth2+1;end if；end if；end process sethour2;-时间设置分钟部分setmin1：process（clk，setm2）beginif clkevent and clk=1 thenif setm1=0101and setm2=”1001”thensetm1=0000”;elsif setm2=1001”thensetm1=setm1+1;end if;end if；end process setmin1；-setmin2:process（clk，md1，md2)beginif clkevent and clk=1thenif setm2=1001”thensetm2=”0000”；elsif md1=1 and md2=01thensetm2=setm2+1；end if;end if;end process setmin2;-闹铃speaker:process（clk1,hou1,hou2，min1,min2）beginif clk1event and clk1=1thenif seth1=hou1 and seth2=hou2 and setm1=min1 and setm2=min2 thenspeak=clk1;else speak=0；end if;end if;end process speaker;-disp:process（sel,md1，hou1，hou2，min1，min2,sec1,sec2,seth1,seth2,setm1，setm2）beginif sel=000” thenselout=”000”；case h1 iswhen ”0000=dout=0111111;when 0001”=dout=”0000110”;when 0010=doutdout=1000000;end case;elsif sel=001 thenselout=”001；case h2 iswhen ”0000”=dout=0111111”;when ”0001”=doutdout=1011011；when 0011=dout=1001111；when 0100=doutdout=”1111101;when 0111=doutdoutdout=”1101111;when others=doutdout=0111111”；when 0001=dout=0000110；when 0010”=dout=”1011011;when 0011=dout=1001111;when 0100=dout=1100110”;when ”0101=dout=1101101;when others=dout=”1000000”；end case;elsif sel=”011 thenselout=011”;case m2 iswhen ”0000”=doutdoutdout=1001111”；when ”0100=doutdout=”1101101”；when 0110”=doutdout=0000111；when ”1000”=dout=”1111111”；when 1001=dout=”1101111”；when others=dout=1000000”;end case；elsif sel=”100” thenseloutdoutdoutdout=”1011011”;when 0011=dout=1001111;when 0100=doutdout=1101101”;when others=dout=”1000000”;end case；elsif sel=”101” thenselout=”101;case s2 iswhen ”0000=dout=0111111”；when ”0001=dout=”0000110;when 0010”=dout=”1011011”;when 0011=dout=1001111；when ”0100”=dout=”1100110”；when 0101=doutdoutdout=1101111;when others=dout=”1000000；end case；end if;if md1=0 then-计时时间显示和设置模式h1=hou1；h2=hou2;m1=min1；m2=min2;s1=sec1；s2=sec2;else -闹铃时间现实和设置模式h1=seth1；h2=seth2;m1=setm1;m2=setm2；s1=”1111”；s2=”1111”;end if;end process disp；-end one;21