數(shù)字邏輯電路實驗報告材料

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1、江蘇大學計算機10數(shù)字邏輯電路設計報告數(shù)字邏輯電路設計--多功能數(shù)字鐘學院：計算機科學與通信工程專業(yè)：姓名：學號：指導老師：-13-江蘇大學計算機10數(shù)字邏輯電路設計報告多功能數(shù)字鐘一、設計任務及要求（1）擁有正常的時、分、秒計時功能。（2）能利用實驗板上的按鍵實現(xiàn)校時、校分及清零功能。（3）能利用實驗板上的揚聲器做整點報時。（4）鬧鐘功能（5）在MAXPLUSII中采用層次化設計方法進行設計。（6）在完成全部電路設計后在實驗板上下載，驗證設計課題的正確性。二、多功能數(shù)字鐘的總體設計和頂層原理圖作為根據(jù)總體設

2、計框圖，可以將整個系統(tǒng)分為六個模塊來實現(xiàn)，分別是計時模塊、校時模塊、整點報時模塊、分頻模塊、動態(tài)顯示模塊及鬧鐘模塊。-13-江蘇大學計算機10數(shù)字邏輯電路設計報告（1）計時模塊該模塊使用74LS160構(gòu)成的一個二十四進制和兩個六十進制計數(shù)器級聯(lián)，構(gòu)成數(shù)字鐘的基本框架。二十四進制計數(shù)器用于計時，六十進制計數(shù)器用于計分和秒。只要給秒計數(shù)器一個1HZ的時鐘脈沖，則可以進行正常計時。分計數(shù)器以秒計數(shù)器的進位作為計數(shù)脈沖。用兩個74160連成24進制的計數(shù)器，原圖及生成的器件如下：注：利用使能端，時鐘信號，清零以及預置

3、數(shù)功能連成24進制。生成的二十四進制計數(shù)器-13-江蘇大學計算機10數(shù)字邏輯電路設計報告用兩個74160連成的60進制計數(shù)器，原圖及生成的器件如下：生成的六十進制計數(shù)器（2）校時模塊校時模塊設計要求實現(xiàn)校時，校分以及清零功能。*按下校時鍵，小時計數(shù)器迅速遞增以調(diào)至所需要的小時位。*按下校分鍵，分計數(shù)器迅速遞增以調(diào)至所需要的分位。*按下清零鍵，將秒計數(shù)器清零。注意事項：①在校分時，分計數(shù)器的計數(shù)不應對小時位產(chǎn)生影響，因而需要屏蔽此時分計數(shù)器的進位信號以防止小時計數(shù)器計數(shù)。②利用D觸發(fā)器進行按鍵抖動的消除，因為D

4、觸發(fā)器是邊沿觸發(fā)，在除去時鐘邊沿到來前一瞬間之外的絕大部分時間都不接受輸入，可以消除抖動。-13-江蘇大學計算機10數(shù)字邏輯電路設計報告③計時采用1HZ的脈沖驅(qū)動計數(shù)器計數(shù)，而校時則需要較高頻率的信號驅(qū)動以達到快速校時的目的。因此這兩種脈沖信號就需要兩路選擇器進行選擇，條件即為是否按鍵。注：D觸發(fā)器用于按鍵的消抖，接更高的頻率用于校時和校分，二路選擇器用于區(qū)分是正常計時還是校時。（3）整點報時模塊計時到59分50秒時，每兩秒一次低音報時，整點時進行高音報時。以不同頻率的脈沖信號區(qū)分低音和高音報時。報時的條件是

5、計數(shù)器計數(shù)至所需要的時間點，因而需要一個比較模塊，將分計數(shù)器和秒計數(shù)器的輸出連至比較模塊輸入端完成比較過程。注：F1表示計數(shù)器分的高位，F(xiàn)0表示分的低位；M1表示秒的高位，M0表示秒的低位。當時間為59分00,02,04,06,08進行低音報時，當為整點時進行高音報時。SIGA為1時低音報時，SIGB為1時高音報時。-13-江蘇大學計算機10數(shù)字邏輯電路設計報告（4）分頻模塊在這個系統(tǒng)中需要很多種不同頻率的脈沖信號，這些均可以通過一個基準頻率分頻器生成。分頻器就是一個進制很大的計數(shù)器，利用計數(shù)器的分頻功能，從

6、不同的輸出位得到所需要的脈沖信號。注：由于clk的頻率為1024hz，所以可以定義一個std_logic_vector(9downto0),使它不停地從0000000000加到1111111111然后又返回0000000000，由于最低位在clk脈沖到來時從0變?yōu)?，然后又在下一個脈沖變回0,因此最低位的時鐘周期為clk的時鐘周期的兩倍，它的頻率就為clk頻率的確1/2即512hz。同理，次高位的頻率就為clk頻率的1/2*1/2=1/4，用這種方法就可以得到各種能整除1024的頻率，從而實現(xiàn)分頻。生成的分頻

7、器（4）動態(tài)顯示模塊在6個不同的時間段分別將每組時間經(jīng)過七段譯碼后輸出到6個數(shù)碼管，當某一組時間的七段碼到達時，只點亮對應位置上的數(shù)碼管，顯示相應的數(shù)字，6次一個循環(huán)，形成一個掃描序列。利用人眼的視覺暫留則可以同步顯示6個數(shù)字。注：CLK為時鐘信號，S為計數(shù)器的小時，F(xiàn)為分，M為秒，SELOUT為六路選擇器，選擇哪個數(shù)碼管工作，SEGOUT為七段譯碼器，使數(shù)碼管顯示數(shù)字。動態(tài)掃描器件（6）鬧鐘模塊注意事項：①設定的鬧鐘的時間應使用新的計數(shù)器進行存儲，與正常的計時互不干擾。②-13-江蘇大學計算機10數(shù)字邏輯電

8、路設計報告與正常計時狀態(tài)的顯示切換?？梢栽O定一個按鍵，用于選擇是將計時時間還是將鬧鐘時間送至動態(tài)顯示模塊。③應實現(xiàn)一個比較模塊，當計時到與鬧鐘時間相等時，則驅(qū)動揚聲器鳴叫。④鬧鐘響聲應限定在一定時間內(nèi)，且在這段時間內(nèi)應隨時可以通過按鍵取消鬧時狀態(tài)。鬧鐘調(diào)時和分以及正常計時與鬧鐘定時之間的選擇原圖及生成的器件如下：注：輸入端CLK為時鐘信號，SD清零，NAOZHONG是使計數(shù)器正常計時和鬧鐘定時界面的