CPLD实现数字钟设计与实现

"这篇文档是关于基于CPLD的数字钟设计的课程设计说明书，由学生陈瀚在吉林化工学院完成，指导教师为翟玉文教授。设计目标是通过使用EDA工具Max+plusII，掌握CPLD在计数器、译码器以及LED动态扫描显示驱动电路中的应用，实现24小时循环计时、时间校准等功能的数字钟。设计分为三个阶段进行，包括学习Max+plusII、设计顶层和底层电路、扩展功能、绘制原理图及撰写设计说明书。" 本文档详细阐述了一个基于CPLD的时钟设计项目，主要知识点集中在CPLD的应用和数字时钟的设计上： 1. **CPLD** (Complex Programmable Logic Device)：CPLD是一种可编程逻辑器件，用于实现数字逻辑功能。在本设计中，选用的是EPM7128SLC84，属于Altera的MAX7000S系列，用于构建数字钟的各种功能模块。 2. **EDA工具**：使用EDA（Electronic Design Automation）工具Max+plusII进行设计，这是一个广泛使用的CPLD/FPGA设计软件，支持逻辑设计、仿真和硬件编程。 3. **数字钟设计**：设计要求包含时、分、秒的显示，并具有24小时循环计时功能，以及时间校准功能。此外，还鼓励学生扩展其他功能，提高设计的灵活性和实用性。 4. **计数器**：计数器是数字系统的基础组件，用于追踪时间的流逝。在本设计中，可能包括秒、分、时的计数器，它们是数字钟的核心部分。 5. **译码器**：译码器用于将特定的二进制输入转换为多路输出，常用于数字钟中的十进制转换，将二进制时间值转化为适合显示的形式。 6. **LED动态扫描显示**：为了节省硬件资源，通常采用动态扫描的方式驱动LED显示器，通过快速切换不同段的LED，给人眼造成同时点亮的错觉。 7. **层次化设计**：设计过程中采用层次化设计方法，即将电路分为顶层电路和底层模块，便于管理和复用代码，提高设计的清晰度和可维护性。 8. **软件仿真**：Max+plusII提供了软件仿真功能，可以在设计阶段验证逻辑电路的功能正确性，避免了不必要的硬件修改。 9. **硬件下载**：设计完成后，通过编程器将设计的逻辑配置到CPLD中，实现硬件功能。 10. **扩展功能**：设计的第三周，学生被要求实现除了基本功能外的其他功能，可能是添加报警、定时器等附加特性。 11. **电路原理图**：利用PROTEL-DXP软件绘制硬件原理图，这是电路设计中不可或缺的步骤，有助于理解和调试电路。 12. **设计报告**：撰写硬件课程设计说明书，记录设计过程、遇到的问题和解决方案，以及测试结果，是对整个设计过程的总结和反思。 这个课程设计项目全面涵盖了CPLD的使用、数字逻辑设计、软件仿真、硬件实现等多个关键领域，为学生提供了宝贵的实践经验。