![img](.\md_pic\wps1.png)
![img](.\md_pic\wps2.png)
专业:__通信工程__ 学号:____姓名:__龚易乾___指导老师:____
电子与信息工程学院
2023年2月
有任何疑问可以联系邮箱:codealan@qq.com
# 综合设计实验
## 实验目的
熟练掌握Quartus等EDA设计与仿真工具,掌握多路选择器、N进制计数器、显示译码电路、开关电路、按键等电路的设计和调试方法。加深对《数字电子技术基础》课程内容的理解,逐步提高电路应用能力、设计能力、分析评价能力。
## 实验任务
设计一个多功能数字钟,要求如下:
1、准确计时,以数字形式显示时、分、秒;
2、12/24小时切换功能;
3、时、分、秒的校时功能;
4、秒表功能,显示分、秒、百分之一秒,暂停、复位功能;
5、时钟与秒表切换。
## 准备工作
1、了解FPGA开发板的资源。FPGA开发板上含有6位数码管,8个按键、8个LED灯
![img](.\md_pic\wps3.jpg)
数码管
![img](.\md_pic\wps4.jpg)
每位数码管的8段字符
分析电路图可知:数码管有6位片选信号和8位段选信号,因此要搭建片选扫描电路,利用视觉暂留现象,驱动数码管显示。共阳电路,采用7474译码器。7447的主要功能是输出低电平驱动的显示码,用以推动共阳极7段LED 数码管显示相应的数字。
![img](.\md_pic\wps5.jpg)
![img](.\md_pic\wps6.jpg)
按键 LED灯
按键未按下时为高电平,按下时为低电平 LED灯为低电平使能,共阳电路
2、预想功能表
按键未按下时LED均不亮,按下某按键后,对应的LED点亮。默认为不亮
| 按键 | 未按下(1) | 按下(0) | 功能 |
| ---- | ----------- | --------- | ----------------- |
| BUT1 | 24小时制 | 12小时制 | 切换12/24小时 |
| BUT2 | 停止校时 | 时校时 | 时针校时 |
| BUT3 | 停止校时 | 分校时 | 分针校时 |
| BUT4 | 停止校时 | 秒校时 | 秒针校时 |
| BUT5 | 时钟 | 秒表 | 切换时钟/秒表模式 |
| BUT6 | 秒表暂停 | 秒表计时 | 秒表暂停/计时 |
| BUT7 | 无 | 秒表复位 | 秒表复位 |
| BUT8 | 无 | 无 | 无 |
3、电路框图
![img](.\md_pic\wps7.jpg)
## 设计原理、电路图与仿真
考虑到电路图会比较复杂,所以我基本使用总线的接线方法去画图
**1、先搭建基本的分频器**
100进制计数器(两个74160)、25进制计数器、2进制计数器
![img](.\md_pic\wps8.jpg)
100进制
![img](.\md_pic\wps9.jpg)
25进制
![img](.\md_pic\wps10.jpg)
利用D触发器搭建T’触发器构成2进制计数器
**2、搭建信号发生器**
原始输入时钟信号为50MHz,利用计数器分频
![img](.\md_pic\wps11.jpg)
1Hz信号50M/(100*100*100*25*2) 用于产生秒信号
![img](.\md_pic\wps12.jpg)
2Hz信号 用于产生校时信号
![img](.\md_pic\wps13.jpg)
100Hz信号 50M/(100*100*25*2)
用于按键扫描频率和产生秒表信号
![img](.\md_pic\wps14.jpg)
1250Hz 用于数码管片选扫描
**3、时钟**
**秒针计时**
![img](.\md_pic\wps15.jpg)
输入信号:1Hz时钟信号,RD复位信号
输出信号: 秒信号高位(SH[3..0])显示到第5位数码管
秒信号低位(SL[3..0]) 显示到第6位数码管
SC为秒针进位信号
![img](.\md_pic\wps16.jpg)
分针计时器仿真结果
**分针计时**
![img](.\md_pic\wps17.jpg)
输入信号: 秒针计时器进位信号,RD复位信号
输出信号: 分信号高位(MH[3..0])显示到第3位数码管
分信号低位(ML[3..0]) 显示到第4位数码管
MC为分针进位信号
![img](.\md_pic\wps18.jpg)
分钟计时器仿真结果
**24进制时钟**
![img](.\md_pic\wps19.jpg)
输入信号:分针计时器进位信号,RD复位信号
输出信号: 时信号高位(HH[3..0])显示到第1位数码管
时信号低位(HL[3..0]) 显示到第2位数码管
HC为时针进位信号
![img](.\md_pic\wps20.jpg)
24进制时针计时器仿真结果
**12进制时钟**
![img](.\md_pic\wps21.jpg)
输入信号:分针计时器进位信号,RD复位信号
输出信号: 时信号高位(HH[3..0])显示到第1位数码管
时信号低位(HL[3..0]) 显示到第2位数码管
HC为时针进位信号
![img](.\md_pic\wps22.jpg)
12进制时针计时器仿真结果
**4、秒表**
**分秒信号(100Hz)**
![img](.\md_pic\wps23.jpg)
**5、按键读取电路**
![img](.\md_pic\wps24.jpg)
消抖:以100Hz的频率扫描端口,如果0.03ms内采样结果均相同,则认为按下/松开按键,并保存到由JK触发器构成的T'触发器中。
![img](.\md_pic\wps25.jpg)
按键仿真结果
**按键扫描电路**
![img](.\md_pic\wps26.jpg)
将8个按键的扫描结果封装
6**、译码显示**
**数码管片选电路(顺序脉冲)**
![img](.\md_pic\wps27.jpg)
由74161与74138译码模块构成,低电平使能,S为0时,被选中
不断重复扫描,达到连续显示的效果
| | |
| ---- | ------------------------------------------------------------ |
| | ![img](.\md_pic\wps28.jpg) |
顺序脉冲仿真结果
**7447译码器(段选电路)**
![img](.\md_pic\wps29.jpg)
封装成总线的形式,方便输入输出
**7、LED驱动电路**
![img](.\md_pic\wps30.jpg)
当L为1时,LED点亮
**8、模式转换器**
**二选一模式转换器(用于切换第3-6位数码管的时钟、秒表显示)**
![img](.\md_pic\wps31.jpg)
K为输入信号,当K为1时,H24输出,当K为0时,H12输出
**三选一模式转换器(用于切换第1、2位数码管的12/24进制、秒表显示)**
![img](.\md_pic\wps32.jpg)
由4片74153芯片构成(每片都只使用了一个4选1数据选择器)
当K0=K4等于1时,输出H24;当K4=1,K0=0时,输出H12
其他情况均输出M60
**显示片选**
![img](.\md_pic\wps33.jpg)
**总电路:**
| | |
| ---- | ------------------------------------------------------------ |
| | ![img](.\md_pic\wps34.jpg) |
| | |
| ---- | ------------------------------------------------------------ |
| | ![img](.\md_pic\wps35.jpg) |
| | |
| ---- | ------------------------------------------------------------ |
| | ![img](.\md_pic\wps36.jpg) |
| | |
| ---- | ------------------------------------------------------------ |
| | ![img](.\md_pic\wps37.jpg) |
![img](.\md_pic\wps38.jpg)
| | |
| ---- | ------------------------------------------------------------ |
| | ![img](.\md_pic\wps39.jpg) |
![img](.\md_pic\wps40.jpg)
## 调试、结论
设置引脚、编译、下载至FPGA开发板。测试结果符合预期。
## 实验过程的问题与思考
问题:
1、设计【12翻1】计时器时,从0开始或从13结束,解决方法:预置数为1,计数到12时复位;
2、Modelsim无法仿真,没有正确设置路径;
3、7447译码器6和9显示不全,最后发现是该译码器的特性,使用7448译码器更好;
4、做12/24进制时钟切换时没有考虑到秒表,只做了二选一模块,后来做四选一模块得以解决,实现12/24/秒表切换
5、有时时钟的频率不对,先不用管,后来随着新功能的�
没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
温馨提示
【作品名称】:基于FPGA实验板的多功能数字时钟。利用Quartus实现设计与仿真(课程设计含实验报告) 【适用人群】:适用于希望学习不同技术领域的小白或进阶学习者。可作为毕设项目、课程设计、大作业、工程实训或初期项目立项。 【项目介绍】: 实验目的 熟练掌握Quartus等EDA设计与仿真工具,掌握多路选择器、N进制计数器、显示译码电路、开关电路、按键等电路的设计和调试方法。加深对《数字电子技术基础》课程内容的理解,逐步提高电路应用能力、设计能力、分析评价能力。 实验任务 设计一个多功能数字钟,要求如下: 1、准确计时,以数字形式显示时、分、秒; 2、12/24小时切换功能; 3、时、分、秒的校时功能; 4、秒表功能,显示分、秒、百分之一秒,暂停、复位功能; 5、时钟与秒表切换。
资源推荐
资源详情
资源评论
收起资源包目录
基于FPGA实验板的多功能数字时钟 利用Quartus实现设计与仿真(课程设计含实验报告) (360个子文件)
_info 13KB
_info 8KB
_info 7KB
_info 7KB
_info 6KB
_info 5KB
_info 3KB
_vmake 29B
_vmake 29B
_vmake 29B
_vmake 29B
_vmake 29B
_vmake 29B
_vmake 29B
LSD.root_partition.cmp.ammdb 1KB
LSD.vpr.ammdb 686B
LSD.map.ammdb 129B
clock24.bdf 68KB
3c1.bdf 20KB
cnt-25.bdf 15KB
min.bdf 15KB
hour12.bdf 15KB
hour.bdf 15KB
switch_pro.bdf 15KB
sec.bdf 15KB
cnt100plus.bdf 14KB
CLOCK.bdf 14KB
kzdl.bdf 14KB
100f.bdf 14KB
switch.bdf 12KB
but.bdf 11KB
cnt-100.bdf 11KB
74.bdf 10KB
butpro.bdf 10KB
ANDpro.bdf 10KB
LEDpro.bdf 9KB
12-24.bdf 8KB
2c1.bdf 8KB
LSD.bdf 8KB
7447pro.bdf 7KB
7448pro.bdf 7KB
mxh.bdf 5KB
clk_25.bdf 5KB
cnt-2.bdf 5KB
clk_100.bdf 4KB
clk_2.bdf 4KB
clk_1k.bdf 4KB
clk_5k.bdf 3KB
LSD.cmp.bpm 924B
LSD.map.bpm 887B
LSD.ace_cmp.bpm 731B
74.bsf 3KB
cnt100plus.bsf 3KB
kzdl.bsf 3KB
hour24.bsf 3KB
ANDpro.bsf 3KB
3c1.bsf 2KB
hour12.bsf 2KB
hour.bsf 2KB
min.bsf 2KB
100f.bsf 2KB
sec.bsf 2KB
12-24.bsf 2KB
2c1.bsf 2KB
butpro.bsf 2KB
but.bsf 2KB
7448pro.bsf 2KB
switch.bsf 2KB
cnt-100.bsf 2KB
cnt-25.bsf 2KB
clk_5k.bsf 2KB
cnt-2.bsf 2KB
mxh.bsf 2KB
LEDpro.bsf 2KB
7447pro.bsf 2KB
clk_100.bsf 2KB
clk_25.bsf 1KB
clk_1k.bsf 1KB
clk_2.bsf 1KB
LSD.cmp.cdb 81KB
LSD.ace_cmp.cdb 36KB
LSD.root_partition.cmp.cdb 35KB
LSD.sgdiff.cdb 31KB
LSD.map.cdb 27KB
LSD.root_partition.map.cdb 27KB
LSD.rtlv_sg.cdb 20KB
LSD.(9).cnf.cdb 6KB
LSD.rtlv_sg_swap.cdb 5KB
LSD.(23).cnf.cdb 2KB
LSD.(11).cnf.cdb 2KB
LSD.(8).cnf.cdb 2KB
LSD.(3).cnf.cdb 2KB
LSD.map_bb.cdb 2KB
LSD.root_partition.map.hbdb.cdb 1KB
LSD.(22).cnf.cdb 1KB
LSD.(21).cnf.cdb 1KB
LSD.(29).cnf.cdb 1KB
LSD.(34).cnf.cdb 1KB
LSD.(1).cnf.cdb 1KB
LSD.(37).cnf.cdb 1KB
共 360 条
- 1
- 2
- 3
- 4
资源评论
- 是木子的那个理2024-07-22这个资源内容超赞,对我来说很有价值,很实用,感谢大佬分享~
- 2401_834634372024-07-12这个资源对我启发很大,受益匪浅,学到了很多,谢谢分享~
- 复苏2024-06-21感谢大佬分享的资源给了我灵感,果断支持!感谢分享~
- 不进四班不改名2024-05-28资源使用价值高,内容详实,给了我很多新想法,感谢大佬分享~
- 2301_808129272024-06-30资源有很好的参考价值,总算找到了自己需要的资源啦。
MarcoPage
- 粉丝: 4247
- 资源: 8839
上传资源 快速赚钱
- 我的内容管理 展开
- 我的资源 快来上传第一个资源
- 我的收益 登录查看自己的收益
- 我的积分 登录查看自己的积分
- 我的C币 登录后查看C币余额
- 我的收藏
- 我的下载
- 下载帮助
最新资源
资源上传下载、课程学习等过程中有任何疑问或建议,欢迎提出宝贵意见哦~我们会及时处理!
点击此处反馈
安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
信息提交成功