数电课程设计

数字电子技术eda课程设计报告。

姓名：学号。

专业班级：电气工程及其自动化三班。

指导教师。2024年6月4日。

目录。一、实验任务 1

二、实验目的 2

三、关键词 2

四、内容摘要 2

五、总体方案 3

六、功能模块设计 4

60进制计数器 4

24进制计数器 6

秒、分、小时基本功能电子时钟 8

校时校分模块 10

整点报时模块 11

时段控制模块 13

顶级模块（附加校时校分、整点报时、时段控制） 14

其他模块 16

七、选用芯片型号和定义芯片管脚号 19

八、课程设计中遇到问题和解决方法 19

九、《课程设计》项目中问题讨论 20

十、《课程设计》项目的特点和实用性 21

十。一、课程设计项目完成的最终结论 21

十二、心得体会 21

十三、参阅教材及文献 21

实现多功能数字钟。

一、实验任务。

一）设计要求：

1、设计简易数字钟，即小时计数器为8421bcd码24进制；分和秒计数器为8421bcd码60进制计数器；

2、设计校〝时〞和校〝分〞模块；

3、设计整点报时模块；

4、设计时段控制模块；

5、学生自行开发设计模块选项一；

6、学生自行开发设计模块选项二。

设系统示意框图如下图所示：

二）使用的软件及硬件：

1、quartus9.1和quartus11软件。

2、fpga实验开发装置。

二、实验目的。

课程设计是一实践教学环节，是针对《数字电子技术》课程的要求，结合实践对学生进行综合设计性训练，在自学和实践训练中培养学生理论联系实践，独立地解决实际问题；与此同时熟悉和了解现代eda技术。为后续课程学习和工作打下实践基础。

通过课程设计是使学生熟悉和了解可编程专用逻辑电路的设计、开发流程，熟悉和了解现代eda设计工具 quartusⅱ，初步掌握verilog hdl语言的编程方法，掌握数字电子系统层次化的设计方法。

提高学生应用计算机技术进行小型数字系统的设计和辅助分析的能力；

学习书写课程设计报告 ;

学会理论联系实践会做事；培养认真、规范和严谨的工作作风！

三、关键词。

数字钟，校时校分，时段控制，整点报时，分段控制，原理图，verilog语言，**，quartus9.1，quartus11，fpga

四、内容摘要。

数字钟实际上是一个对标准频率进行计数的计数电路。它的计时周期是24小时，由于计数器的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）一致所以采用校准功能和报时功能。

数字钟电路主要由译码显示器、校准电路、报时电路、时计数、分计数、秒计数器，振荡电路和单次脉冲产生电路组成。其中电路系统由秒信号发生器、“时”、“分”、“秒”计数器、译码器及显示器、校准电路、整点报时电路组成。秒信号产生器是整个系统的时基信号，它直接决定计时系统的精度，一般用石英晶体振荡器加分频器来实现，将标准秒信号送入“秒计数器”，“秒计数器”采用60进制计数器，每累计60秒发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。

“分计数器”也采用60进制计数器，每累计60分钟，发出一个时脉冲信号，该信号将被送到时计数器。时计数器采用24进制计时器，可实现对一天24小时的计时。译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态通过显示驱动电路，七段显示译码器译码，在经过六位led七段显示器显示出来。

整点报时电路时根据计时系统的输出状态产生一个脉冲信号，然后去触发一音频发生器实现低、高音报时。校准电路时用来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行校对调整的。

基本核心模块是数字钟，进而设计校时校分、整点报时和时段控制模块，同时还可以加上其他研发模块共同组成本次的课程设计。

五、总体方案。

六、功能模块设计。

60进制计数器。

s＝60的8421bcd码计数器参考模块原理图。

s＝60的8421bcd码计数器参考模块verilog语言。

s＝60的8421bcd码计数器的**波形。

s=60的8421bcd码计数器模块原理图打包图。

分析：60进制计数器是电子时钟的秒计数，由两个74161和多个逻辑门组成，实现每一个时钟信号上跳沿加一从0到59，清零并输出一个进位信号。

24进制计数器。

m=24的8421bcd码计数器模块原理图。

m=24的8421bcd码计数器模块verilog语言。

m=24的8421bcd码计数器的**波形。

m=24的8421bcd码计数器模块原理图打包图。

分析：24进制计数器是电子时钟的时计数器，由两个74161和多个逻辑门组成，实现每一个时钟信号上跳沿加一从0到23，清零。

秒、分、小时基本功能电子时钟。

秒、分和小时模块的级联原理图。

秒、分和小时模块的级联**波形。

秒钟进位。分钟进位。

小时进位清零。

秒、分和小时模块的级联文件的打包图。

分析：简易数字电子钟由两个60进制的模块和一个24进制的模块级联构成，其核心元件是74161加一计时器，秒钟随着cps的上跳沿进行加一功能，实现秒钟60进位并秒钟清零，分钟60进位并且分钟清零，时钟24进位并且全部清零，初步实现了电子钟的功能。

校时校分模块。

校时校分模块原理图。

校时校分模块verilog语言。

分析：本模块核心元器件是两个21mux二选一数据选择器，分别校时校分，当swh端输入高电平时，开始校时，时钟位开始随着cp信号开始加一。当swm端输入高电平时，开始校分，分钟位开始随着cp信号开始加一。

整点报时模块。

整点报时模块原理图。

整点报时模块的verilog语言。

分析：当分钟位到59，秒钟位到时，输出500hz的信号，秒钟到59时，输出1khz的高频信号。

时段控制模块。

时段控制原理图。

分段控制模块的verilog语言：

分析：由两个7485和逻辑门电路组成，实现早上6点整到晚上19点整，输出z信号为低电平，晚上19点整到早上6点整输出的z信号为高电平。

顶级模块（附加校时校分、整点报时、时段控制）

顶级文件打包图形。

校时校分**波形。

整点报时**波形。

时段控制**波形。

其他模块。分频器模块（div_zh01）

分析：分频器模块（div_zh01）达到的是将硬件发出的信号分频成几个不同频率的功能。

数码管模块（decode4_7）

分析：数码管模块（decode4_7）达到的是将编程中产生的8421bcd码转换为7段位数码管显示器在硬件的功能。

verilog语言描述成的电子钟模块。

文件打包。整体电路。

开发板**实现功能。

七、选用芯片型号和定义芯片管脚号。

8、课程设计中遇到问题和解决方法。

数字电路课程设计一共持续了两周，由于平时我们上理论课时，任课老师朱如琪老师很认真负责，让我们有做过相关的eda**练习，因此本次课设前期做起来并不是特别吃力，到后面引脚的定义和分频器，数码管模块，由于平时没有接触，开始我们都摸不着头脑，上网也找不到合适的模块，不过后来老师有给我们相关模块，并教会我们如何使用，问题迎刃而解。等我们将模块做完，管脚定义好之后，接下来就是就是将我们的原理图与开发板相连了，这时候quartus11的使用又成为当时我们所面对的最大的难题了，好在应用软件都是人性化的，在参考了同学们的使用步骤后，老师的建议后，我很快学会了使用这个软件，也完成了**，在开发板上显示了出来。

九、《课程设计》项目中问题讨论。

在quartusⅱ9.1上如何对已进入文件夹内的工程项目文件作编译（分析与综合）？

新建一个vector w**eform file，调出输入信号，点击setting，将文件导入，generate functional simuration netlist，最后点击，开始运行，进行**。

如何对已建文件夹内的工程项目低层模块作**？

双击单独项目的打包文件，就能出现底层文件，这时候新建一个vector w**eform file，input simuratian时选择底层文件，再进行余下步骤。

如何对已编译和**的低层模块创建或定义一新的逻辑符号。

打包〞？ 1 点击。

2 选择。3 选择creat symble files for current file，这样就创建好了一个逻辑符号。

在quartusⅱ11.1上如何对已编译通过的顶层工程图形文件的芯片作。

管脚定义及**？

1 在quartus11选择指定目标文件。

2 选择芯片系列和型号（ep4ce115f29c7）

3 分配引脚导入引脚文件。

4 选定引脚文件。

5 单击开始编译。

6 **验证，将ed2-115与pc连接好，装好驱动，打开电源，单击。

10、《课程设计》项目的特点和实用性。

课程设计将理论知识和实际相联系起来，让我们对数字电路这门课有了更深的认识，尽管知识做了一个建议的电子钟，但是至少让我们对平时日常生活中的一些小的电子设备的原理有了一些了解。

十。一、课程设计项目完成的最终结论。

我做的电子钟，包括基本的时钟模块，校时校分模块，整点报时模块，以及时段控制模块，将原理图做好后定义引脚，**，在开发板上显示，这一系列步骤，锻炼了我们的动手能力。

12、心得体会。

两周的课程设计，让我受益匪浅，平时书本上生硬的知识在这一段时间变成了现实，让我们确切的体会到了数电在实际生活中的应用，当然也让我们明白了理论和实际也是有很大差距的，掌握了理论知识并不代表着在实际中也能处理，我们是工科专业，动手能力是一项很重要的技能，因此课程设计对我们是不可或缺的。就像数电朱老师说的那样，学完这门课，我们不仅仅掌握了理论知识，还能够出去做事了。

13、参阅教材及文献。

康华光。电子技术基础数字部分第六版[m ].北京：高等教育出版社，2014:1.

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