文档介绍：《电子系统课程设计》报告
设计题目:具有温度显示功能的数字时钟
专业班级:09电子信息工程(1)班
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摘要
摘要
本设计为一个多功能的数字钟,具有时、分、秒计数显示功能,以24小时循环计数;具有调整时间功能以及整点报时功能;还能显示温度。
本设计采用EDA技术,以硬件描述语言VHDL为系统逻辑描述手段设计文件,在quaitusⅡ工具软件环境下,采用自顶向下的设计方法,由各个基本模块共同构建了一个基于FPGA的数字钟。
系统主芯片采用EP1K100QC208-3,由时钟模块、控制模块、计时模块、数据译码模块、显示以及报时模块组成。经编译和仿真所设计的程序,在可编程逻辑器件上下载验证,本系统能够完成时、分、秒的分别显示,由按键输入进行数字钟的调整控制。
关键词数字钟;硬件描述语言;VHDL;FPGA;键盘接口
目录
1 绪论 1
2 设计要求说明 2
设计概述 2
设计基本要求 2
设计提高部分要求 2
3 FPGA简介 3
FPGA概述 3
FPGA系统设计流程 3
4 数字钟总体设计方案 6
数字钟的构成 6
数字钟的工作原理 7
5 单元电路设计 8
分频模块电路设计与实现 8
计数模块设计与实现 10
秒计数模块 10
动态扫描模块设计与实现 11
. 显示模块的设计与实现 12
6 调试 13
调试的步骤 13
调试中的问题及其解决方法 14
7 仿真 14
8 编程下载 15
15
9 实验结论与研究展望 15
实验结论 15
研究展望 17
参考文献 17
附录 18
1 绪论
现代社会的标志之一就是信息产品的广泛使用,而且是产品的性能越来越强,复杂程度越来越高,更新步伐越来越快。支撑信息电子产品高速发展的基础就是微电子制造工艺水平的提高和电子产品设计开发技术的发展。前者以微细加工技术为代表,而后者的代表就是电子设计自动化(electronic design automatic,EDA)技术。
本设计采用的VHDL是一种全方位的硬件描述语言,具有极强的描述能力,能支持系统行为级、寄存器传输级和逻辑门级三个不同层次的设计;支持结构、数据流、行为三种描述形式的混合描述、覆盖面广、抽象能力强,因此在实际应用中越来越广泛。ASIC是专用的系统集成电路,是一种带有逻辑处理的加速处理器。而FPGA是特殊的ASIC芯片,与其他的ASIC芯片相比,它具有设计开发周期短、设计制造成本低、开发工具先进、标准产品无需测试、质量稳定以及可实时在线检测等优点。
在控制系统中,键盘是常用的人机交换接口,当所设置的功能键或数字键按下的时候,系统应该完成该键所设置的功能。因此,按键信息输入是与软件结构密切相关的过程。根据键盘的结构不同,采用不同的编码方法。但无论有无编码以及采用什么样的编码,最后都要转换成为相应的键值,以实现按键功能程序的转移。
钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便,而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、定时启闭电路、定时开关烘箱、通断动力设备,甚至各种定时电气的自动启用等,所有
这些,都是以钟表数字化为基础的。因此,研究数字钟及扩大其应用,有着非常现实的意义。
2 设计要求说明
设计概述
本设计的主要内容就是要利用QuartusII软件设计一个数字钟,并下载到FPGA开发板上,并使其能够达到预期的功能目的。
所要设计的数字计时器,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整点报时、时间可调、和温度显示功能。
设计基本要求
(1)能进行正常的时、分、秒计时功能;
(2)分别由两个四位共阴数码管显示时分秒的计时;
(3) 利用按键可进行时间的调整;
设计提高部分要求
(1)使时钟具有整点报时功能(当时钟计到整点时开始报时,在
00’00”, 00’01”,00’02”到00’10”蜂鸣器每隔一秒鸣叫一次,一直鸣叫十次);
(2)具有温度显示功能;
(3)自己添加其他功能;
3 FPGA简介
FPGA概述
FPGA是现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array)的简称,plex Programmable Logic Device)的简称,两者的功能基本相同,只是实现原理略有不同,所以有时可以忽略这两者的区别,统称为可编程逻辑器件或CP