基于fpga的数字钟设计心得体会

基于FPGA 的数字钟设计

摘 要

伴随着集成电路技术的发展, 电子设计自动化(EDA)技术逐渐成为数字电路设计的重要手段。 基于FPGA的EDA技术的发展和应用领域的扩大与深入，使得EDA技术在电子信息，通信，自动控制，计算机等领域的重要性日益突出。 本设计给出了一种基于FPGA的多功能数字钟方法，采用EDA作为开发工具，VHDL语言和图形输入为硬件描述语言，QuartusII作为运行程序的平台，编写的程序经过调试运行，波形仿真验证，下载到EDA实验箱的FPGA芯片，实现了设计目标。

系统主芯片采用CycloneII系列EP2C35F672C8。采用自顶向下的设计思想，将系统分为五个模块:分频模块、计时模块、报时模块、显示模块、顶层模块。用VHDL语言实现各个功能模块, 图形输入法生成顶层模块. 最后用QuartusII软件进行功能仿真, 验证数字钟设计的正确性。

测试结果表明本设计实现了一个多功能的数字钟功能，具有时、分、秒计时显示功能，以24小时循环计时；具有校正小时和分钟的功能；以及清零，整点报时功能。

关键词：EDA技术；FPGA；数字钟；VHDL语言；自顶向下

基于Nios II的数字钟设计

学生姓名： 学生学号：

院（系）： 电气信息工程学院 年级专业： 电子信息工程 指导教师： 助理指导教师：

二〇一五年五月

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日 期：

使用授权说明

本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，

中北大学信息商务学院 课 程 设 计 说 明 书

学生姓名： 白鑫利 学 号: 10050644X18

学 院： 信息与通信工程学院

专 业： 电子信息工程

题 目：专业综合实践之单片机信息处理部分：

单片机控制的数字钟的设计

指导教师： 王浩全 职称: 教授

2014 年 1 月 10 日

中北大学信息商务学院

课程设计任务书

2013/2014 学年第 1 学期

学 院： 中北大学信息商务学院 专 业： 电子信息工程 学 生 姓 名： 白鑫利 学 号： 18 学 生 姓 名： 张慧彬 学 号： 34 学 生 姓 名： 司兆前 学 号： 44 课程设计题目： 专业综合实践之单片机信息处理部分

基于单片机的数字钟设计及时间校准研究﹡

陈姚节戴泽军

（武汉科技大学计算机学院 430081 ）

摘要用单片机来设计数字钟，软件实现各种功能比较方便。但因软件的执行需要一定的时间，所以就会出现误差。对比实际的时钟，查找出误差的来源，并作出调整误差的方法，使得误差近可能的小，使得系统可以达到实际数字钟的允许误差范围内。

1

, 串

使用。采用一个频率为 11.0592 MHz 的晶振构成时钟电路。系统原理图如图 1 ：

图1 系统原理图

2．软件实现与流程

2.1 主程序

由于系统的主要功能都是有程序中断来完成的，主程序基本上没什么事可做，但因键盘扫描是通过程序查询的方式实现的，所以主程序只循环扫描键盘。主程序流程图如图2所示：

2.2 定时和串口程序

2.3 数据的显示与刷新

更新显示器涉及到两个操作：发数据和改片选信号。但实践发现，代码中无论是先改片选信号还是先发数据信号，都会出现重影（即相邻两位显示差不多）这也是动态扫描引起的。实践先该片选，则前一位的数据会在下一位显示一段时间；先发数据，则后一位的数据会在前一位显示一段时间。因而出现重影。解决这个问题的办法是先进行一个消影操作，然后再发片选，最后发数据。这样就很好地解决了重影问题。这样做的关键在于，在极短

的一段时

基于Nios II的数字钟设计

学生姓名： 学生学号：

院（系）： 电气信息工程学院 年级专业： 电子信息工程 指导教师： 助理指导教师：

二〇一五年五月

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日 期：

使用授权说明

本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，

摘 要

随着现在社会的快速发展，人们都电子产品的要求越来越高，因而电子产品无论从制作上还是从销售上都要求很高。要制作一个应用性比较好的电子产品就离不开数字电路，大到超级计算机、小到袖珍计算器，很多电子设备都有数字电路。数字系统是一个能够对数字信号进行加工，传递，和存储的实体，它由实现各种功能的数字逻辑电路相互连接而成。用来处理数字信号的电子线路称为数字电路，数字集成电路的基本逻辑单元是逻辑门，一块集成电路芯片所容纳的逻辑门数量反映了芯片的集成度，集成度越高，单个芯片所实现的逻辑功能越强。数字电路在生活中应用广泛，而我所学习的专业为电子信息工程，对于数字电路的熟悉程度要更彻底，所以我选择设计数字钟电路。

在本次设计的课题中，其目的是得到一个计时准确的数字时钟。在数字钟的制作过程中，要得到准确的计时，就必须对组成电路的每一部分的要求要高。整个电路是由振荡器电路、分频器电路、时间计数单元、译码驱动电路、数码管五个部分组成。整个电路的核心部分是振荡电路，振荡电路应采取晶体振荡，晶体振荡器输出频率为32768HZ，在设计中我们采用CD4060来完成电路的振荡和分频，以便于得到1HZ的输出频率。在计数电路中采用了74LS161计数,74LS161是

目录

一概述 (1)

1.1 数字钟简介 (1)

1.2 数字钟的发展前景 (2)

1.3 51 单片机 (3)

1.4 汇编语言 (3)

二课题设计功能要求及总体方案 (4)

2.1 功能要求 (4)

2.2 设计总体方案介绍 (4)

三数字电子钟硬件系统的设计 (6)

3.1芯片介绍 (6)

3.2 硬件系统各模块功能简要介绍 (10)

3.3 数字钟原理图 (11)

四数字电子钟软件系统的设计 (12)

4.1 数字电子钟使用单片机资源情况 (12)

4.2 数字电子钟软件系统各模块功能简要介绍 (12)

4.3 数字钟软件系统程序流程框图 (13)

4.3.1 主程序流程框图 (13)

4.3.2 键扫描子程序流程框图 (14)

4.3.3 显示子程序流程框图 (15)

4.3.4 加1子程序流程图 (16)

4.3.5 中断服务子程序流程图 (16)

五仿真与误差分析 (18)

5.1 数字电子钟的设计结论及使用说明 (18)

5.2 设计课题的仿真结果 (18)

5.3 设计课题的误差分析 (20)

心得 (21)

单片机课程设计

参考文献 (22)

致谢 (23)

附录 (24)

1硬件原理图 (24)

2仿真电路图 (25)

3数字电子钟程序清单 (26)

单片机课程设计

摘要：数字钟

2012 至 2013 学年第 2 学期

《 数字电子技术》 课 程 设 计 报 告

题 目： 数字电子时钟 专 业： 电子信息工程 班 级： 11电信（1）班 组成员： 肖长龙 熊裕满 徐龙 徐泽兵 许志权 杨国栋 姚姚 俞俊明 指导教师： 周旭胜

电气工程系 2013年5月31日

数字电子时钟设计

摘 要

数字电子时钟设计的电路主要由主体电路与扩展电路组成，采用集成块控制设计，使集成块控制数码管显示时、分、秒，当秒计数计满60时就向分进位，分计数器计满60后向时计数器进位，小时计数器按‘23翻0’规律计数。时、分、秒的计数结果经过数据处理可直接送显示器显示。当计时发生误差的时候可以用校时电路进行校正。数字电子时钟优先编码电路、译码电路将输入的信号在显示器上输出；用控制电路和调节开关对LED显示的时间进行调节，

数字钟的设计与制作

一、设计目的

数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。

因此，我们此次设计与制做数字钟就是为了了解数字钟的原理，从而学会制作数字钟.而且通过数字钟的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法.且由于数字钟包括组合逻辑电路和时叙电路.通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法.

二、设计要求 1，设计指标

（1）时间以12小时为一个周期； （2）显示时、分、秒；

（3）具有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间； （4）计时过程具有报时功能，当时间到达整点后进行蜂鸣报时10秒；

（5）具有清零功能，具有开机自动清零功能，并且在任何时刻，按动清零开关，可以进行计数器清零。

2，设计要求

先在EWB5.0 或者 MULTISM2001软件中进行数字钟的设计和仿真，然后在MAX+PLUS软件中修改设计方案，最后下载到FLEX EPF10K10LC84-4中并验证数字钟的功能。

综合实践（论文）

题 目学 院专业班级学生姓名学生学号指导教师

数字钟

通信与电子工程学院

综合实践（论文）

摘要：本次设计主要是利用数字电路实验箱上的74LS160、555定时器、74LS00与七段显示译码器设计简易数字钟,实现准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间和校时功能。由于采用纯数字硬件设计制作，与传统机械表相比，它具有走时准、显示直观、无机械传动装置等特点。它的小时周期为12，分和秒的周期为60。 关键字：数字时钟 时计数器 分计数器 秒计数器 校时器

I

综合实践（论文）

目 录

摘要： ......................................................................................... I

第1章绪论 .................................................................................... 1

1.1 设计要求 .........................................................