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首页南京理工大学 2018研究生电类综合实验报告 基于QuartusII的多功能数字时钟设计(50页)
本实验利用QuartusII软件,结合所学的数字电路的知识,采用自顶向下的分析方法。首先分析了多功能数字钟的设计要求、所需实现的功能,然后分析了实现每个功能所需要的基础模块,最后进一步分析了各种基础模块。在具体设计时,采用的是自底向上的设计方法。首先设计各种基础模块,然后设计各种功能模块,最后进行综合设计。本次设计除了实现基本的时钟电路外,还实现了整点报时、闹钟、日期、星期、秒表等多种功能: 1. 设计一个具有校时、校分,清零,保持和整点报时等功能的数字钟。基于QuartusⅡ软件或其他EDA软件完成电路设计。 2. 对该电路系统采用层次化的方法进行设计,要求设计层次清晰、合理。 3. 完成顶层电路原理图的设计,编写相应功能模块的HDL设计程序。 4. 对该电路系统进行功能仿真。 5. 根据EDA实验开发系统上的FPGA芯片进行适配,生成配置文件或JEDEC文件。 6. 将配置文件或JEDEC文件下载到EDA实验开发系统。 7. 在EDA实验开发系统上调试、验证电路功能。
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多功能数字钟设计
课程名
称:
电类综合实验
学生姓
名:
学生学

号:
学生专
业:
任课教
师:
实验日
期:
2018 年 3 月 12 日
实验成
绩:

摘 要
本实验利用 QuartusII 软件,结合所学的数字电路的知识,采用自顶
向下的分析方法。首先分析了多功能数字钟的设计要求、所需实现的功
能,然后分析了实现每个功能所需要的基础模块,最后进一步分析了各
种基础模块。在具体设计时,采用的是自底向上的设计方法。首先设计
各种基础模块,然后设计各种功能模块,最后进行综合设计。本次设计
除了实现基本的时钟电路外,还实现了整点报时、闹钟、日期、星期、
秒表等多种功能。
报告首先分析了整个数字中电路的工作原理,其中重点解释说明了
个子模块的设计原理及调试、编译、仿真、下载等过程。其次对最终结
果进行总结及提出课后对于其他附加电路的部分思考。在报告的最后总
结了此次实验过程中出现的问题困难和相应解决方法。
关键词:功能组合;多功能数字时钟;同步;整点报时
Abstract
Using the QuartusII, we design a digital clock of 24 hours with learning
electric circuit knowledge,adopts the top-down analysis method .Above all ,it
analyses the design requirement and the required functionality of Multi
function Digital Clock .And then it analyses the needed basic modules which
can achieve each function .Lastly ,it analyses each basic module further .When
it comes to the specific design ,it adopts the bottom-up design
method .Firstly ,it designs each basic module .Then , it designs the function
modules based on the basic modules .Finally ,it integrates all the
designs .Besides the function of basic clock ,it also achieves functions of
hourly chime, alarm, date, week and clock.
To begin with,the report analysis functional theory of the whole digital
circuit, in which emphasize designing principle of different parts separately
and debugging, simulating, compiling, programming. Moving forward are the
conclusion of the final out-coming and partial thinking about some other extra
circuit which cannot accomplish in class. Finally, I will summarize sorts of
problems and difficulties encountered in the process and respectively solutions
Key words : combination of functions; multi-function digital clock;
1

Synchronous; A little bit whole tell the time
目录
一、 实验内容与设计要求............................................................................5
1.1 实验简介与目的................................................................................5
1.2 设计要求............................................................................................5
1.3 实验内容............................................................................................6
1.3.1 根据基本设计要求完成以下功能模块...........................6
1.3.2 扩展设计要求...................................................................9
1.3.3 功能下载.........................................................................10
二、方案论证...............................................................................................10
2.1 脉冲发生电路....................................................................11
2.2 计时电路............................................................................11
2.3 清零电路............................................................................12
2.4 较分电路............................................................................12
2.5 保持电路............................................................................12
2.6 报时电路............................................................................12
2.7 译码显示电路....................................................................12
2.8 星期电路............................................................................13
2.9 秒表电路............................................................................13
2.10 转换电路..........................................................................13
三、数字时钟各模块设计...........................................................................13
3.1 脉冲发生电路的设计......................................................................13
3.1.1 二分频电路.....................................................................14
3.1.2 三分频电路.....................................................................15
3.1.3 八分频电路.....................................................................16
3.1.4 十分频电路.....................................................................17
3.1.5 千分频电路.....................................................................18
3.1.6 总的分频电路.................................................................19
3.2 计时电路设计..................................................................................20
3.2.1 计时电路的设计原理.....................................................20
3.2.2 模 60 计时电路的设计原理............................................20
3.2.3 模 24 计数器....................................................................22
2

3.2.4 计数总电路的设计.........................................................23
3.3 较分校时电路设计..........................................................................24
3.3.1 较分电路设计.................................................................24
3.3.2 较时电路.........................................................................26
3.3.3 校时总电路.....................................................................27
3.4 清零电路的设计..............................................................................27
3.4.1 清零电路的工作原理.....................................................27
5.4.2 清零电路的电路图.........................................................28
3.4.3 清零电路的封装图.........................................................28
3.5 保持电路..........................................................................................29
3.5.1 保持电路的原理.............................................................29
3.5.2 保持电路图.....................................................................29
3.6 报时电路..........................................................................................29
3.6.1 报时电路原理分析.........................................................29
3.6.2 报时电路图.....................................................................30
3.6.3 报时电路封装图.............................................................31
3.7 译码显示电路..................................................................................32
3.7.1 译码显示电路的原理图.................................................32
3.7.2 译码显示电路图.............................................................33
3.7.3 译码显示封装图.............................................................33
3.8 消颤电路..........................................................................................34
3.8.1 消颤电路原理.................................................................34
3.8.2 消颤电路仿真图.............................................................34
3.8.3 消颤电路封装图.............................................................35
3.8.4 消颤电路组封装图.........................................................35
3.9 各种组合电路图..............................................................................36
3.9.1 计时报时电路.................................................................36
3.9.2 计时显示电路.................................................................36
四、附加功能的设计...................................................................................38
4.1 星期电路的设计..............................................................................38
4.1.1 星期电路的设计原理.....................................................38
4.1.2 星期电路的设计电路图.................................................38
4.2 秒表电路的设计..............................................................................40
3
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