FPGA多功能数字时钟 基于Quartus实现设计与仿真 华南师范大学数电综设

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了FPGA多功能数字时钟 基于Quartus实现设计与仿真 华南师范大学数电综设。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

fpga数字时钟,FPGA,Quartus,多功能数字时钟,fpga开发

fpga数字时钟,FPGA,Quartus,多功能数字时钟,fpga开发

专业:通信工程 学号:__姓名:龚易乾___指导老师:

电子与信息工程学院

2023年2月

有任何疑问可以联系邮箱:codealan@qq.com
项目仓库地址:https://github.com/CodeAlanqian/e-clock github仓库地址

综合设计实验

实验目的

熟练掌握Quartus等EDA设计与仿真工具,掌握多路选择器、N进制计数器、显示译码电路、开关电路、按键等电路的设计和调试方法。加深对《数字电子技术基础》课程内容的理解,逐步提高电路应用能力、设计能力、分析评价能力。

实验任务

设计一个多功能数字钟,要求如下:

1、准确计时,以数字形式显示时、分、秒;

2、12/24小时切换功能;

3、时、分、秒的校时功能;

4、秒表功能,显示分、秒、百分之一秒,暂停、复位功能;

5、时钟与秒表切换。

准备工作

1、了解FPGA开发板的资源。FPGA开发板上含有6位数码管,8个按键、8个LED灯

fpga数字时钟,FPGA,Quartus,多功能数字时钟,fpga开发

数码管

fpga数字时钟,FPGA,Quartus,多功能数字时钟,fpga开发

每位数码管的8段字符

分析电路图可知:数码管有6位片选信号和8位段选信号,因此要搭建片选扫描电路,利用视觉暂留现象,驱动数码管显示。共阳电路,采用7474译码器。7447的主要功能是输出低电平驱动的显示码,用以推动共阳极7段LED 数码管显示相应的数字。

fpga数字时钟,FPGA,Quartus,多功能数字时钟,fpga开发

fpga数字时钟,FPGA,Quartus,多功能数字时钟,fpga开发

按键 LED灯

按键未按下时为高电平,按下时为低电平 LED灯为低电平使能,共阳电路

2、预想功能表

按键未按下时LED均不亮,按下某按键后,对应的LED点亮。默认为不亮

按键 未按下(1) 按下(0) 功能
BUT1 24小时制 12小时制 切换12/24小时
BUT2 停止校时 时校时 时针校时
BUT3 停止校时 分校时 分针校时
BUT4 停止校时 秒校时 秒针校时
BUT5 时钟 秒表 切换时钟/秒表模式
BUT6 秒表暂停 秒表计时 秒表暂停/计时
BUT7 秒表复位 秒表复位
BUT8

3、电路框图

fpga数字时钟,FPGA,Quartus,多功能数字时钟,fpga开发

设计原理、电路图与仿真

考虑到电路图会比较复杂,所以我基本使用总线的接线方法去画图

1、先搭建基本的分频器

100进制计数器(两个74160)、25进制计数器、2进制计数器

fpga数字时钟,FPGA,Quartus,多功能数字时钟,fpga开发

100进制

fpga数字时钟,FPGA,Quartus,多功能数字时钟,fpga开发

25进制

fpga数字时钟,FPGA,Quartus,多功能数字时钟,fpga开发

利用D触发器搭建T’触发器构成2进制计数器

2、搭建信号发生器

原始输入时钟信号为50MHz,利用计数器分频

fpga数字时钟,FPGA,Quartus,多功能数字时钟,fpga开发

1Hz信号50M/(100100100252) 用于产生秒信号

fpga数字时钟,FPGA,Quartus,多功能数字时钟,fpga开发

2Hz信号 用于产生校时信号

fpga数字时钟,FPGA,Quartus,多功能数字时钟,fpga开发

100Hz信号 50M/(10010025*2)

用于按键扫描频率和产生秒表信号

fpga数字时钟,FPGA,Quartus,多功能数字时钟,fpga开发

1250Hz 用于数码管片选扫描

3、时钟

秒针计时

fpga数字时钟,FPGA,Quartus,多功能数字时钟,fpga开发

输入信号:1Hz时钟信号,RD复位信号

输出信号: 秒信号高位(SH[3…0])显示到第5位数码管

秒信号低位(SL[3…0]) 显示到第6位数码管

SC为秒针进位信号

fpga数字时钟,FPGA,Quartus,多功能数字时钟,fpga开发

分针计时器仿真结果

分针计时

fpga数字时钟,FPGA,Quartus,多功能数字时钟,fpga开发

输入信号: 秒针计时器进位信号,RD复位信号

输出信号: 分信号高位(MH[3…0])显示到第3位数码管

分信号低位(ML[3…0]) 显示到第4位数码管

MC为分针进位信号

fpga数字时钟,FPGA,Quartus,多功能数字时钟,fpga开发

分钟计时器仿真结果

24进制时钟

fpga数字时钟,FPGA,Quartus,多功能数字时钟,fpga开发

输入信号:分针计时器进位信号,RD复位信号

输出信号: 时信号高位(HH[3…0])显示到第1位数码管

时信号低位(HL[3…0]) 显示到第2位数码管

HC为时针进位信号

fpga数字时钟,FPGA,Quartus,多功能数字时钟,fpga开发

24进制时针计时器仿真结果

12进制时钟

fpga数字时钟,FPGA,Quartus,多功能数字时钟,fpga开发

输入信号:分针计时器进位信号,RD复位信号

输出信号: 时信号高位(HH[3…0])显示到第1位数码管

时信号低位(HL[3…0]) 显示到第2位数码管

HC为时针进位信号

fpga数字时钟,FPGA,Quartus,多功能数字时钟,fpga开发

12进制时针计时器仿真结果

4、秒表

分秒信号(100Hz)

fpga数字时钟,FPGA,Quartus,多功能数字时钟,fpga开发

5、按键读取电路

fpga数字时钟,FPGA,Quartus,多功能数字时钟,fpga开发

消抖:以100Hz的频率扫描端口,如果0.03ms内采样结果均相同,则认为按下/松开按键,并保存到由JK触发器构成的T’触发器中。

fpga数字时钟,FPGA,Quartus,多功能数字时钟,fpga开发

按键仿真结果

按键扫描电路

fpga数字时钟,FPGA,Quartus,多功能数字时钟,fpga开发

将8个按键的扫描结果封装

6**、译码显示**

数码管片选电路(顺序脉冲)

fpga数字时钟,FPGA,Quartus,多功能数字时钟,fpga开发

由74161与74138译码模块构成,低电平使能,S为0时,被选中

不断重复扫描,达到连续显示的效果

fpga数字时钟,FPGA,Quartus,多功能数字时钟,fpga开发

顺序脉冲仿真结果

7447译码器(段选电路)

fpga数字时钟,FPGA,Quartus,多功能数字时钟,fpga开发

封装成总线的形式,方便输入输出

7、LED驱动电路

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-gcXWPzJ8-1684859853659)(null)]

当L为1时,LED点亮

8、模式转换器

二选一模式转换器(用于切换第3-6位数码管的时钟、秒表显示)

fpga数字时钟,FPGA,Quartus,多功能数字时钟,fpga开发

K为输入信号,当K为1时,H24输出,当K为0时,H12输出

三选一模式转换器(用于切换第1、2位数码管的12/24进制、秒表显示)

fpga数字时钟,FPGA,Quartus,多功能数字时钟,fpga开发

由4片74153芯片构成(每片都只使用了一个4选1数据选择器)

当K0=K4等于1时,输出H24;当K4=1,K0=0时,输出H12

其他情况均输出M60

显示片选

fpga数字时钟,FPGA,Quartus,多功能数字时钟,fpga开发

总电路:

fpga数字时钟,FPGA,Quartus,多功能数字时钟,fpga开发

fpga数字时钟,FPGA,Quartus,多功能数字时钟,fpga开发

fpga数字时钟,FPGA,Quartus,多功能数字时钟,fpga开发

fpga数字时钟,FPGA,Quartus,多功能数字时钟,fpga开发fpga数字时钟,FPGA,Quartus,多功能数字时钟,fpga开发

fpga数字时钟,FPGA,Quartus,多功能数字时钟,fpga开发

fpga数字时钟,FPGA,Quartus,多功能数字时钟,fpga开发

调试、结论

设置引脚、编译、下载至FPGA开发板。测试结果符合预期。

实验过程的问题与思考

问题:

1、设计【12翻1】计时器时,从0开始或从13结束,解决方法:预置数为1,计数到12时复位;

2、Modelsim无法仿真,没有正确设置路径;

3、7447译码器6和9显示不全,最后发现是该译码器的特性,使用7448译码器更好;

4、做12/24进制时钟切换时没有考虑到秒表,只做了二选一模块,后来做四选一模块得以解决,实现12/24/秒表切换

5、有时时钟的频率不对,先不用管,后来随着新功能的加入便正常了;

6、刚开始时考虑不周,模块化低。

心得体会:

Quartus是一个十分重要的工具,它可以帮助我们完成诸如逻辑电路设计、仿真、验证、综合等一系列任务,提高了我们的设计效率和精度。

1、设计前的准备十分重要。在进行设计前,需要对所要设计的电路进行充分的思考和分析,确定各个模块的功能、输入输出等信息,为后续的设计奠定基础。

2、画电路图时需要仔细。注意电路的正确性和逻辑的完整性,以避免在后续的仿真和验证过程中出现问题。

3、仿真和验证非常重要。在完成设计后,需要进行仿真和验证,以检验电路的正确性和稳定性。通过仿真和验证可以发现并修正电路中的问题,提高电路的可靠性和鲁棒性。

4、熟练掌握Quartus的使用技巧可以提高设计的效率和精度。

5、这是一个较大的设计实验,能顺利完成我很有成就感。

6、采用模块化设计,结构清晰,便于画图、修改与阅读。在设计过程中,加深了我对《数字电子技术基础》课程内容的理解,逐步提高电路应用能力、设计能力、分析评价能力。

七、 参考文献

[1]《数字电子技术基础(第5版)》

[2]《EDA设计 基于Quartus的多功能数字时钟设计》

【后记】
验收时发现24小时制的12时在12小时制应该为12时,不该为0时
学长只能帮你们到这了文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-531821.html

到了这里,关于FPGA多功能数字时钟 基于Quartus实现设计与仿真 华南师范大学数电综设的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处: 如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请点击违法举报进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

领支付宝红包 赞助服务器费用

相关文章

  • 数字系统设计(FPGA)课程设计: 多功能数字钟

    一、目的: 实现多功能数字钟,具备下列功能: 1、数字钟:能计时,实现小时、分钟、秒的显示; 2、数字跑表:精度至0.01秒 比如显示12.97秒; 3、闹钟: 可以设定闹钟,用试验箱上的蜂鸣器作为闹铃; 4、调时:可以对时间进行设定; 5、日期设定:能设定日期并显示当前

    2023年04月18日
    浏览(46)
  • VHDL实现多功能时钟设计

    题目:多功能电子时钟 VHDL语言设计 主要功能要求: 1、电子时钟。要求用24 时制显示。分屏显示“时、分”和“分、秒”,即4 个数码管不能同时显示“时、分、秒”,但可以只显示“时、分”,或只显示“分、秒”,通过按键来切换这两种显示方式。用数码管的小数点“

    2024年02月11日
    浏览(55)
  • FPGA-DE2-115-实验二-模块化多功能数字钟

    前言: 本文主要介绍了集成电路EDA这门课程的相关实验及代码。使用的软件是Quartus Ⅱ,该实验使用fpga芯片为cyclone IV EP4CE115F29C7。 本次实验我们需要实现生活中常见的电子手表的所有功能。 我们知道: 电子手表有五个功能,包括:时间显示功能,夜光模式功能,计时功能,闹钟功能

    2024年02月04日
    浏览(73)
  • 基于FPGA的多功能信号模拟生成系统

    本系统历时1.5年开发,在实际应用过程中,功能再不断更新完善中。。。。 系统工程源码: 百度网盘    提取码:mww7 模拟器设备发射端主要由中频处理单元和射频发送单元两部分组成。功能组成框图如图所示,中频处理单元实现拟辐射信号的基带数字信号产生、D/A转换和中

    2024年02月19日
    浏览(50)
  • 【基于FPGA的芯片设计】多功能ALU

    目录 一、实验要求 二、源代码 1. 顶层模块 2. 数据输入模块 3. ALU运算模块 4. 结果处理模块 5. 扫描数码管模块 5.1 扫描数码管顶层 5.2 分频器 5.3 数码管显示 三、仿真代码 四、结构层图 五、管脚配置 实验板卡:xc7a100tlc sg324-2L,共20个开关 通过高低位控制,实现32位数据A、

    2024年02月05日
    浏览(53)
  • 0—基于FPGA(ZYNQ-Z2)的多功能小车

       在电子技术与创新的课设中我选择了这个题目,在设计的时候遇到了非常多的问题,但是网上的对应资料又非常少,因此在完成设计之后,我把设计方法与代码在这篇博客中分享出来,希望能对需要的人有所帮助。 目录 1.题目 2. 题目分析: 3. 器件使用 4. 工程文件  5. 传

    2024年02月07日
    浏览(51)
  • FPGA实现10M多功能信号发生器

    方案一:采用模拟锁相环实现。模拟锁相环技术是一项比较成熟的技术。应用模拟锁相环,可将基准频率倍频,或分频得到所需的频率,且调节精度可以做到相当高、稳定性也比较好。但模拟锁相环模拟电路复杂,不易调节,成本较高,并且频率调节不便且调节范围小,输出

    2023年04月09日
    浏览(44)
  • 5—基于FPGA(ZYNQ-Z2)的多功能小车—软件设计—蓝牙串口

    目录 1.蓝牙模块介绍 2.UART介绍 3.Verilog代码: 3.1Uart_RX模块: 3.2 分频模块: 3.3 Uart驱动模块 3.4 Uart控制模块 4. 总览   我使用的是JDY-31蓝牙模块,在连线中,要注意RX-TX,TX-RX。   即FPGA约束的TX对应蓝牙模块的RX,约束的RX对应蓝牙模块的TX。 蓝牙模块使用UART串口通信协议,具体

    2024年02月05日
    浏览(68)
  • 实战项目——多功能电子时钟

    通过按键来控制状态机的状态,在将状态值传送到各个模块进行驱动,在空闲状态下,数码管显示基础时钟,基础时钟是由7个计数器组合而成,当在ADJUST状态下可以调整时间,并且基础时间会随基础时钟的改变而改变,同过位置使能来确定更改的值在按下确定来更改基础时钟

    2024年02月14日
    浏览(42)
  • esp32+lvgl--桌面多功能天气时钟

    功能: 1、通过网络获取日期、时间以及当地天气温度 2、有模拟时钟、背景切换、语言切换等功能 esp32+lvgl桌面时钟天气 一、准备材料 esp32开发板、1.28寸圆屏幕(非触摸)。 二、软件开发过程 1、获取网络天气和时间。 esp32自带2.4gwifi功能。使用wifi功能需包含头文件WiFi.h,

    2024年02月02日
    浏览(56)

觉得文章有用就打赏一下文章作者

支付宝扫一扫打赏

博客赞助

微信扫一扫打赏

请作者喝杯咖啡吧~博客赞助

支付宝扫一扫领取红包,优惠每天领

二维码1

领取红包

二维码2

领红包