数字逻辑研发设计及应用课程研发设计报告自动打铃器

1、数字逻辑设计及应用课程设计报告姓名：学号：选课号： 设计题号:一设计题目自动打铃器二设计要求1有数字钟功能；2 可设置六个时间，定时打铃；3 响铃5秒钟。三.设计过程1 总体方案数字钟系统可以分为以下几大模块：时钟信号发生模块，基本 计时模块，动态显示模块，控制电路模块，报时电路模块 。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。首先需要将系统时钟进行分频得到1HZ时钟信号进行计时。计 时电路采用了 74LS160二进制BCD码计数器构成了模24和模60的 计数器，进行时分秒的计时。为了避免产生逻辑冒险，计数器尽量采 用了同步计数器。 聞創沟燴鐺險爱氇谴净。译码显示电路采用的是动态显示的方案，动态显示使用数据选择

2、器的分时复用功能，将任意多位数码管的显示驱动，由一个七段显示 译码器来完成 。 残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。闹钟的主要部分是4个7485构成的16位数据比较器。闹钟设定时间 和时钟时间做比较，然后给蜂鸣器信号闹钟 。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。2 .各子模块设计原理2.1时钟信号发生模块为了便于实现秒表的计时功能和报时功能，时钟信号发生模块共输出1HZ 100HZ 512HZ 1KHZ的时钟信号，输入只有一个，就是系统时钟48MHZ 48MHZ分频的具体实现为，将48进制计数器和1K进制 计数器级联。通过计数器的最高位产生1HZ信号，由于48不是2的整数次幕，所以分频得到的信号。占空比不为50%。各个模块

3、的进位信号为各个模块的最高位 。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。19F面为48分频电路:7416174161 x-NAND5XcourrTEftKXUiLDNA8OAcQBDacEKTQO!EHPRCOYCLRNCLKcojrrrtfiLDNAGOAcOBDQCEHTQDEMPRCOCLRNCLK-XX'光XF面为1000分频电路:YLDMABQACOBDQCEffTQDENPRCC-oCLRNCLK7J161*上雷 tCOUNTER* X* MLDNABOACQ8DQCEFiTQDENPRCOCLftNCLK74161COUNTERK* XLDNABQACQBDQCEHTQDENPRCOCLf

4、tNCLK74161COUNTER22秒计数电路用两片74160模10计数器设计一个模60计数器，当计数值为59 时，下一个时钟信号给计数器置数 0。(1) 秒计数的CLK时钟端用分频后的1hz输入。(2) 秒十位的sec6取非后输出用于分计数的进位脉冲。(3) Clear输入用于清零端信号输入。(4) 输出sec7.0作为秒计数器的值。仿真波形如下:dkU 0日“亡KOO-st.H 0-st. rH 0H 0M 0-st.rKO-se.H 0M 0L 5t, KM Q&tnu 1IIr2.3分计数电路用两片74160模10计数器设计一个模60分计数器，当计数值为59时，因为要考虑到秒

5、计时电路，所以还要输入一个当秒为59的信号，这样下一个时钟信号才能给计数器置数0。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。电路图如下：LDN74imLDNA6QACosDENT00ENPRCOaRNUKCOUNTER741606QACQ&DQCENTQDENPR00O.RNQ.KCOUNTER仿真波形如下:2.4小时计数电路用两片74160以置数法设计一个模24计数器作为小时计数器电 路。当秒计时为59，分计时为59时且小时计数为23时给置数端- 个低电平信号置数 .厦礴恳蹒骈時盡继價骚。"ibuh4T7 .R:bor4 : -M LWABOACoeQCEMTQDENPTOOCLR1MCLK1

6、 COUNTERihdirj : -J > iwm .? | hgr 甘 I :LDNAeQAcQBDQCENTODENPRCQCLRNCLK疏就COUNTTER亠-滋hT|Zi：:仿真波形如下:hoHOM OCMOirLnrLrLjrLrLnLrLrLnLrLruirLrLru-hs.11hoha.ho.,.2.5动态数码显示电路如上模块图，这个大的动态数码显示电路模块又分为 4个小模块,分别为24选4MUX，显示译码器，计数器，译码器 74138。基本原 理如下，由一个模6的计数器产生的3位信号输入到24选4MUX和 译码74138上，分别选出4位BCD码，和8位译码器中的6位。BC

7、D 码通过显示译码器得到7位接到数码管的7段上。因为整个模块为动茕桢广鳓鯡选块网羈泪BR0ON京舷jg蕊密DLINRHNEIN耳:严轉凶: - -M-BTIYJ賦f Pl 汕 i : Js< rki ；丁 -CMT晰创” °l” I ! I II 1"皿迥r_昭Ml.h«F DYONAYINBY2NCV3NG1Y4N点溯Y5NG26N¥6NY7NmniiJBDKOOeR- . .i" IFr"=l l.» . 4." V-訥 1 MIXTIPLCXER> <r fa r "ii n w

8、u v v ii -r. k 苗 br*|5|.IW|0.mint*其74151Ml引ABCadiD2Y(XJwMMD4Pfiii；lA06一07GNmsn multiplexer!?' = = =r = =>r T-f =! ir=n*2.6时钟校分电路通过在计时电路钟添加附加电路来实现校分电路功能K1 = 1,K2=0,K3=1时设定时钟分钟，给时钟分钟模块的低位 使能端一个高电平，同时再通 过非门后给置零端一个信号， 当分钟走到59时候置零，从 而不会出现在校分的时候出现走到60或者之后的数字。 鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。K1=0,K2=0,K3=0时设定时钟小时，设计的原理和

9、分钟类似，条件改 变了，当走到23的时候置零。2.7时钟清零电路给计时电路的6个74160的清零端接到 一个开关上控制就行。2.8闹钟模块闹钟模块共有六路闹钟设定和时间比较模块，实现六路定时打铃2.8.1闹钟设定闹钟的设定又一个模60计数器和一个模24计数器构成。K1 = 1,K2=1,K3=0时设定闹钟分钟，原理和时钟校分电路一样。给闹 钟分钟的低位使能端一个高电平，同时再通过非门后给置零端一个信 号，当分钟走到59时候置零，从而不会出现在校分的时候出现走到 60或者之后的数字。K仁0,K2=1,K3=1时设定闹钟小时，设计的原理 和分钟类似，条件改变了，当走到 23的时候置零 。 籟丛妈羥

10、为贍债蛏练淨。COurrrtALDMABQACQSDQ£EHT血ENPSCOCLUJCLK亡 OU-rrTER-TCT：:二LOHA6QACQBDacENTQDEHPR£0CLMcm74160 耳；._ _ la.nYLDHABQACQB一DQ£EHTQDENPfiCOOJtftCLK74160LDHAeQAcOSDKEHTQO;ENPR.COclCLKWUMTER282时间比较将时钟的分钟和小时BCD码和闹钟的分钟和小时的 BC码输入 到比较模块中，通过比较器得到信号，输给蜂鸣器，达到闹钟的效果。預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。7485A&自0 ATBtALBOB

11、2A£BOA3 B3ALBI AEBIAG8IAGBO srtQM P A AATORi - hJ ft* f "”rr r-Ty7485AL80AE0OAG60ALBIAEBI2別11460 MPARATQR s:F-I r bim»t51 iiJTPL.* 匚,?id25.剧.U!-.r1-*5-AOBOAlE? 1A2ALBOBZAEBQA3AGHOB3alGiAEBI:AGBI四.设计结论通过仿真，最终证明此设计能正常的工作，实验过程中，大多数问题在自己的仿真调试下都得到了解决，培养了独立思考解决问题 的习惯。学会了电路的故障排查，学会了怎样从问题出发，找

12、到问 题的根源，然后用相应的方法来解决问题。培养了严谨细心认真的 品质。有些问题，看起来特别小，比如闹铃电路中模6计数器设计时误把“与非门”用成了“与门”，导致了无法正常的模6计数。但 这些小的细节直接影响着实验的质量与结果。让我更加深刻地懂得 了做任何事都要注意细节 。渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。附录:VHDL程序library ieee;use ieee.stdo gic_1164.all;use ieee.std_logic_ un sig ned.all;en tity szz isport(clk:in std_logic;clk1:in std_logic;md1:in std_logi

13、c;md2:i n stdo gic_vector(1 dow nto 0);speak:out std_logic;dout:out std_logic_vector(6 dow nto 0);selout:out std_logic_vector(2 dow nto 0);end szz;architecture one of szz is sig nal sel:std_logic_vector(2 dow nto 0);sig nal hou1:std_logic_vector(3 dow nto 0);sig nal hou2:std_logic_vector(3 dow nto 0

14、);sig nal mi n1:std_logic_vector(3 dow nto 0);sig nal min 2:std_logic_vector(3 dow nto 0);sig nal seth1:std_logic_vector(3 dow nto 0);sig nal seth2:std_logic_vector(3 dow nto 0);sig nal setm1:std_logic_vector(3 dow nto 0);sig nal setm2:std_logic_vector(3 dow nto 0);sig nal sec1:std_logic_vector(3 do

15、w nto 0);sig nal sec2:std_logic_vector(3 dow nto 0);sig nal h1:std_logic_vector(3 dow nto 0);sig nal h2:std_logic_vector(3 dow nto 0);sig nal m1:std_logic_vector(3 dow nto 0);sig nal m2:std_logic_vector(3 dow nto 0);sig nal s1:std_logic_vector(3 dow nto 0);sig nal s2:std_logic_vector(3 dow nto 0);be

16、gin 计数choice:process(clk1)beginif clk1'eve nt and clk1='1' the n if sel="101" then sel<="000"elsesel<=sel+1;end if;end if;end process choice; 小时十位铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。h110:process(clk,hou2,mi n1,mi n2,sec1,sec2,md1,md2)beginif clk'eve nt and clk='1' the nif (h

17、ou 仁"0010" and hou2="0011")a nd(mi n1="0101" and min 2="1001") and (sec 仁"0101"and sec2="1001")then擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。hou1<="0000"elsif hou1="0010"and hou2="0011"and md1='0' and md2="01" then-当时间为

18、23 点且处于校时状态时贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。hou1<="0000"elsif (hou2="1001"a nd(mi n仁"0101" and min 2="1001") and (sec 仁"0101" andsec2="1001")or (hou2="1001"and md1='0' and md2="01")then 坛搏乡囂忏蒌鍥铃氈淚。hou1<=hou1+1;end if;end if;end

19、 process h110; 小时个位蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。h220:process(clk,mi n1,mi n2,sec1,sec2,md1,md2,hou1)beginif clk'eve nt and clk='1' the nif (hou 仁"0010" and hou2="0011")a nd(mi n1="0101" and min 2="1001") and (sec 仁"0101" and sec2="1001") the n買鯛鴯

20、譖昙膚遙闫撷凄。hou2<="0000"elsif hou2="1001"a nd(mi n仁"0101" and min 2="1001") and (sec 仁"0101" and sec2="1001") then綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。hou2<="0000"elsif (hou2="1001"a nd md1='0' and md2="01")or (hou 仁"0010

21、"a nd hou2="0011") the n驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。hou2<="0000"-md<='1：elsif (mi n仁"0101" and min 2="1001") and (sec 仁"0101" and sec2="1001")or (md1='0' and md2="01") the n猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。hou2<=hou2+1;-speak<=clk;end if;en

22、d if;end process h220; 分钟十位锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。m110:process(clk,mi n2,sec1,sec2,md1,md2)beginif clk'eve nt and clk='1' the nif (mi n仁"0101" and min 2="1001") and (sec 仁"0101" and sec2="1001") the n構氽頑黉碩饨荠龈话骛。min 1<="0000"elsif min 1="0101&

23、quot;a nd min 2="1001"a nd (md1='0' and md2="00")the n輒峄陽檉簖疖網儂號泶。min 1<="0000"elsif (min 2="1001"a nd (sec 仁"0101" and sec2="1001") or (mi n2="1001"a nd md1='0' and md2="00")the n 尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。min 1<=

24、min 1+1;end if;end if;-e nd if;end process m110; 分钟个位m220:process(clk,sec1,sec2,md1,md2)beginif clk'eve nt and clk='1' the nif min 2="1001"a nd (sec 仁"0101" and sec2="1001")the n识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。min 2<="0000"elsif min 2="1001"a nd (md1='

25、0' and md2="00")the nmin 2<="0000"elseif (sec 仁"0101" and sec2="1001") or(md1='0' and md2="00")the n凍鈹鋨劳臘错痫婦胫籴。min 2<=min 2+1;end if;end if;e nd if;end process m220; 秒十位s110:process(clk)beginif clk'eve nt and clk='1' the

26、 n if (sec 仁"0101" and sec2="1001")then sec1<="0000"else if sec2="1001"the nsec1<=sec1+1;end if;end if;e nd if;end process s110; 秒个位s220:process(clk)beginif clk'eve nt and clk='1' the nif sec2="1001" the nsec2<="0000"el

27、se sec2<=sec2+1;end if;end if;end process s220;恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦 时间设置小时部分sethour1:process(clk,seth2)beginif clk'eve nt and clk='1' the nif seth 仁"0010"a nd seth2="0011" the nseth1<="0000"elsif seth2="1001"the n seth1<=seth1+1;end if;end if;end pr

28、ocess sethourl;sethour2:process(clk,md1,md2,seth1)beginif clk'eve nt and clk='1' the n鯊腎鑰诎漣鉀沩懼統庫。硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。if (seth1="0010"a nd seth2="0011")or seth2="1001"then seth2<="0000"elsif md1='1' and md2="00" the nseth2<=seth2+1;en

29、d if;end if;end process sethour2; 时间设置分钟部分setm in 1:process(clk,setm2)beginif clk'eve nt and clk='1' the nif setm1="0101"a nd setm2="1001"the nsetm1<="0000"elsif setm2="1001"the nsetm1<=setm1+1;end if;end if;end process setm ini;setmi n2:proc

30、ess(clk,md1,md2)beginif clk'eve nt and clk='1'the nif setm2="1001"the nsetm2<="0000"elsif md1='1' and md2="01"then setm2<=setm2+1;end if;end if;end process setm in2; 闹铃speaker:process(clk1,hou1,hou2, min1,min2)begin阌擻輳嬪諫迁择植秘騖。if clk1'eve nt

31、 and clk1='1'the nif seth1=hou1 and seth2=hou2 and setm仁 min1 and setm2=min2 the nspeak<=clk1;else speak<='0'end if;end if;end process speaker;disp:process(sel,md1,hou1,hou2, min1,min 2,sec1,sec2,seth1,seth2,setm1,setm2)贸恳彈濾颔澩。beginif sel="000" the nselout<="0

32、00"case hl iswhen "0000"=>dout<="0111111"whe n "0001"=>dout<="0000110"whe n "0010"=>dout<="1011011"whe n others =>dout<="1000000"end case;elsif sel="001" the nselout<="001"case h

33、2 iswhen "0000"=>dout<="0111111"whe n "0001"=>dout<="0000110"whe n "0010"=>dout<="1011011"whe n "0011"=>dout<="1001111"whe n "0100"=>dout<="1100110"whe n "0101"

34、=>dout<="1101101"whe n "0110"=>dout<="1111101"氬嚕躑竄whe n "0111"=>dout<="0000111"whe n "1001"=>dout<="1101111"when others=>dout<="1000000" end case;elsif sel="010" the nselout<=&q

35、uot;010"case ml iswhe n "0000"=>dout<="0111111"whe n "0001"=>dout<="0000110"whe n "0010"=>dout<="1011011"whe n "0011"=>dout<="1001111"whe n "0100"=>dout<="1100110"wh

36、e n "0101"=>dout<="1101101" when others=>dout<="1000000" end case;elsif sel="011" the nselout<="011"case m2 iswhe n "0000"=>dout<="0111111"whe n "0001"=>dout<="0000110"whe n "001

37、0"=>dout<="1011011"whe n "0011"=>dout<="1001111"whe n "0100"=>dout<="1100110"whe n "0101"=>dout<="1101101" whe n "0110"=>dout<="1111101"21whe n "0111"=>dout<="0000111"whe n "1000"=>dout<="1111111" whe n "1001"=>dout<="1101111" when others=>dout<="1000000" end case;elsif sel="100" the n selout<="100"case si iswhe