《EDA课程设计》

1.摘要

实验报告

多功能数字钟

姓 名： 学 号： 联系方式： 成 绩：

在当代，随着人类社会进入到高度发达的信息化社会。信息技术的发展起着越来越大的作用，它几乎涉及到我们日常生活的每个领域，可以说要衡量一个当今社会的发展文明程度信息化技术的发展程度是一个非常重要的指标。众所周知，信息化社会的发展离不开电子信息技术产品的开发、产品品质的提高和改善。电子信息产品随着科学技术的进步，其电子器件和设计方法更新、换代的速度快的惊人，几乎是日新月异。然而实现这种进步的主要原因就是电子设计技术和电子制造技术的发展，其核心就是电子设计自动化(EDA，Electronics Design Automation)技术，EDA技术的发展和推广应用又极大地推动了电子信息产业的发展。为保证电子系统设计的速度和质量，适应“第一时间推出产品”的设计要求，EDA技术正逐渐成为不可缺少的一项先进技术和重要工具。目前，在国内电子技术教学和产业界的技术推广中已形成“EDA热”，完全可以说，掌握EDA技术是电子信息类专业学生、工程技术人员所必备的基本能力和技能。

由于基于PLD的EDA技术的发展和应用领域的扩大和深入，EDA技术在电子信息、通信、自动控制及计算机应用领域的重要性日益提高。

EDA技术在电子系统设计领域越来越普及，本设计主要利用VHDL语言在EDA平台上设计一个电子数字钟，它的计时为24小时小时制，显示满刻度为23时59分59秒，另外还具有校时功能和闹钟功能。总的程序由几个各具不同功能的单元模块程序拼接而成，其中包括分频程序模块，时、分、秒计数和校时程序模块、数据选择器程序模块、显示程序模块和例化程序模块。并且使用QUARTUS II软件进行电路波形仿真，下载到EDA实验箱进行验证。

作为现在的大学生应熟练掌握这门技术，为以后的发展打下良好的基础，本实验设计是应用QuartusII环境及VHDL语言设计一个时间可调的数字时钟。使自己熟练使用QuartusII环境来进行设计，掌握VHDL语言的设计方法。注重理论与实践之间的不同，从而培养自己的实践能力！

关键字：EDA，数字钟，QUARTUS II，VHDL,PLD,模块化，分频，校时，仿真， 2.概括

多功能数字钟应该具有的功能有：显示时－分－秒、整点报时、小时和分钟可调等基本功能。首先要知道钟表的工作机理，整个钟表的工作应该是在1Hz信号的作用下进行，这样每来一个时钟信号，秒增加1秒，当秒从59秒跳转到00秒时，分钟增加1分，同时当分钟从59分跳转到00分时，小时增加1小时，但是需要注意的是，小时的范围是从0～23时。

在实验中为了显示的方便，由于分钟和秒钟显示的范围都是从0～59，所以可以用一个3位的二进制码显示十位，用一个四位的二进制码(BCD码)显示个位，对于小时因为它的范围是从0～23，所以可以用一个2位的二进制码显示十位，用4位二进制码(BCD码)显示个位。

实验中由于七段码管是扫描的方式显示，所以虽然时钟需要的是1Hz时钟信号，但是扫描确需要一个比较高频率的信号，因此为了得到准确的1Hz信号，必须对输入的系统时钟进行分频。

对于整点报时功能，用户可以根据系统的硬件结构和自身的具体要求来设计。

本验设计的是当进行整点的倒计时5秒时，让LED来闪烁进行整点报时的提示。

要求显示格式为 小时－分钟－秒钟，整点报时，报时时间为5秒，即从整点前5秒钟开始进行报时提示，LED开始闪烁，过整点后，停止闪烁。系统时钟选择时钟模块的10KHz，要得到1Hz时钟信号，必须对系统时钟进行10,000次分频。调整时间的的按键用按键模块的S1和S2，S1调节小时，每按下一次，小时增加一个小时，S2调整分钟，每按下一次，分钟增加一分钟。另外用S12按键作为系统时钟复位，复位后全部显示00－00－00。 3.总体原理

3.1功能概括

本实验是通过编程实现多功能的数字时钟，其功能包含了基本的时间显示部分(由00—00—00至23—59—59)的基本显示部分；同时期附带有清零(RES)按键功能(这里用F12表示)，当 按下F12是所有的数字清零(00—00—00)；此外还有整点报时功能模块，当时间还有5秒到达正点的时候通过指示灯的闪烁以及蜂鸣器的发生实现报时的功能；此外，还具有小时，分钟的调节功能(这里用S1，S2分别表示小时和分钟的调节)，当按下S1一次的时候小时显示的数字增加‘1’(直至23后清零00)，当按下S2一次的时候分钟上面的数字增加‘1’(直至59后归零00)；

3.2功能结构图

a.本实验是采用功能分块的模式，通过不同的功能模块的组合，最终实验本实验的功能要求。

时显示器 分显示器 秒显示器 时译码器 分译码器 秒译码器 报时/闹钟

时计数器 分计数器 秒计数器 1Hz 校时电路 5HZ

振荡器 分频器 图1 数字钟的系统框图