西安交通大学数电实验报告

西安交通大学电子技术实验报告—多功能数字钟设计班级：姓名：学号：目录一.实验目的 3二.项目设计概要 31.设计实现的目标 32.整体设计概述 33.项目设计特点……………….3三.系统设计方案 31.系统功能模块设计示意图 42.总控制电路电子钟计时电路设计 43.系统整体逻辑电路图 54.电子钟计时电路设计 7四.测试结果及分析 101.模拟仿真的测试方案 112.“秒”电路的仿真结果 113.“分”电路的仿真结果 114.“时”电路的仿真结果 125.仿真结果分析 12六.项目总结 12七.结束语 13八.参考资料…………….13一、实验目的电子技术专题实验是对“数字逻辑”课程内容的全面、系统的总结、巩固和提高的一项课程实践活动。根据数字逻辑的特点，选择相应的题目，在老师的指导下，由学生独立完成。目的是通过实验使学生掌握数字逻辑电路设计的基本方法和技巧，正确运用QuartusⅡ软件及实验室多功能学习机硬件平台，完成所选题目的设计任务，并掌握数字逻辑电路测试的基本方法，训练学生的动手能力和思维方法。通过实验，一方面提高运用数字逻辑电路解决实际问题的能力，另一方面使学生更深入的理解所学知识，为以后的计算机硬件课程的学习奠定良好的基础。让学生在对于数字电路知识的掌握与运用中将理论与实际结合，更好的进行数字电路知识的理解和学习。根据题目要求的功能，独立完成电路设计及实验调试，培养自己独立思考、独立解决问题的能力按照数字系统的设计方法，根据题目功能要求，先设计出总体电路框图，对每个功能模块电路独立设计调试，然后再把各个功能模块电路综合、连接在一起调试；每个功能模块电路可以采用电路原理图设计实现，也可以采用HDL实现。记录并保存好自己的电路设计文件数据和实验波形数据，任务完成后老师要检查验收电路功能实现情况，并结合实际电路提问答辩；二、项目设计概要1.设计实现的流程设计一个综合性的计时系统，要求能实现时、分、秒及计数等综合计时功能，同时将计时结果通过8个七段数码管显示，并且可通过两个设置键，对计时系统的有关参数进行调整。。2.整体设计概述整个电子时钟分为三个主功能模块：总控制电路、电子钟计时电路和拓展电路。总控模块负责控制整个系统的运行：系统的启动/关闭、产生电子钟时/分/秒的设置的控制信号和清零功能。电子钟和秒表模块中分别包括两者的时间计时和显示功能电路。；电子钟计时电路包括时/分/秒计时和显示功能，其中时为24进制，分和秒都为60进制；拓展电路包括整点报时功能，在59秒时能够驱动蜂鸣器发声，在实际电路中用LED灯来代替蜂鸣器实现整点报时。通过观察LED灯的闪烁情况，来测试具体的整点报时情况。3.项目设计特点电子系统的设计都采用模块化的处理方法，首相将项目不断细分为不同的模块，事先制定了模块间的接口方案，使各个模块之间协同合作，设计师将显示功能内嵌于子模块中，总控模块可分别与之连接组成一个分系统，便于调试。在最终整合时，我们也只需要将两个模块中的显示电路合二为一即可。三、系统设计方案1.系统功能模块设计示意图：总控电路（内含分频器）总控电路（内含分频器）电子钟计时及显示电路秒表计时及显示电路时钟输入(1000Hz)控制开关输入(实验板)实验板LED7段数码管蜂鸣器输入包括：输入功能CLK（时钟信号）时钟信号SETSEC秒的设置按键SETMIN分的设置按键SETHOUR时的设置按键STOP使时钟暂停输出包括：输出功能RING整点报时（通过LED灯）A0显示秒的低位A1A2A3B0显示秒的高位B1B2B3C0显示分的低位C1C2C3D0显示分的高位D1D2D3E0显示时的低位E1E2E3F0显示时的高位F1F2F33.系统整体逻辑电路图：部分截图4.电子钟计时电路设计总的设计思想是利用MSI的级联配合简单的逻辑门来实现两个模60计数器加一个模24计数器以及总控电路，设计电路及整点报时的电路，通过MSI来进行设计可以保证电路的稳定性，MSI电路中优化效果更好，电路的逻辑功能清晰，结构简单，更方便。（1）“秒”“秒”电路用两个74LS160的十进制计数器级联而成的六十进制的计数器，由0~一直计时到59，当电路达到第六十个状态时（即59时），通过与非门电路反馈到电路的异步清零端，从而实现六十进制计数。（2）“分”“分”电路于“秒”电路设计思路相同，同样是六十进制的计数器，用两个74LS160的十进制计数器级联而成的六十进制的计数器，当电路达到第六十个状态时，通过与非门电路反馈到电路的异步清零端，从而实现六十进制计数。（3）“时”“时”电路则是二十四进制的计数器，用两个十进制计数器74LS160级联而成。当状态又一状态到24状态时，则回到异步清零端。（4）“分钟设置”（5）“小时设置”（6）“响铃”响铃我们在输出端加入了一个前沿触发器，保证了不同频率下LED闪烁的时间是相同的，不会导致因频率过快而影响报时的情况，便于电路的调试和检测。四、测试结果及分析1.模拟仿真的测试方案：输入信号中的SETHOUR、SETMIN和SETSEC，清零控制端STOP设置为高电平，输入的CLK为时钟脉冲信号，对输出进行模拟。2.“秒”电路的仿真结果3.“分”电路的仿真结果4.3.3.“时”电路的仿真结果5.仿真结果分析从仿真结果可以看出，模60计数器以及模24计数器都正常运行，总控制电路以及整点报时电路都不存在问题，设置电路也处于正常状态，对于各个模块之前的仿真结果，由于篇幅显示，就不一一截图出来，在通过了各个模块的单独仿真后，将整理电路的仿真结果截图放实验报告中。六、项目总结本次试验老师共提供了7个项目供我们选择，在经过思考后选择了最为熟悉的数字时钟设计，想通过对于数字钟的设计来加深对于计数器这一电子设计系统中最常用的MSI器件的掌握与了解，通过对于整体电子时钟的设计，加深了对于电子系统设计的掌握，尤其在模块化这一方面加深了理解，因为在课堂的教授中，对于模块化设计老师并没有系统的进行过讲解，所以通过对于电子钟项目的设计与了解，对于模块化这一系统的理解相信会对我今后的工作有很大的帮助。七、结束语本次项目以及整体的电子系统设计实验让我们提高了自己的动手能力，通过所学知识自主的去设计一个电子系统实验，通过实验能够更好地去理解书本的知识，而书本的知识又能很好地知道实验项目的设计。尤其通过实验能够加强自己在书本涉