基于vhdl的数字电子钟的设计与实现说明书

基于vhdl的数字电子钟的设计与实现说明书内容摘要：

MOV 22H,00H。 一小时时间到 ○ 2 74LS161 构成二十四进制计数器 ： 二十四进制计数器，也是用两个 74LS161 集成块来实现的，方法与二十四进制计数器大同小异，但其要求个位是十进制，状态变化在 0000～ 1001 间循环，十位是二进制，状态变化在 0000～ 0010 间循环，显示为 0~23 时。 原理：由分计数器送来的进位脉冲送入时个位计数器，电路在分进位脉冲的作用下按二进制自然序依次递增 1，当计数到 24，这时小时个位输出 0100（也就是 4），小时十位输出 0010（也就是 2），小时十位计数器只有 QC 端有输出，小时个位计数器只有 QB 端有输出，将 QC、 QB 端接一个二输入与非门，与非门输出一路先送入十位计数器的清零端然后取反送入或非门的另一个输入端，输出接小时个位计数器的清零端，其每 10小时清零并向小时十位计数器送进位脉冲，当十位输出为二，小时个位输出为四时，将整个电路清零，另一路取反后作为星期进位脉冲送入星期显示电路的脉冲输入端，完成 24小时的显示及向星期电路送星期进位脉冲的功能。 二十四进制计数器的构成如图所示： 19 图 闹铃功能 （一分钟整点报时） 其电路图如下： 图 闹铃功能 电 日历系统（星期显示） 74LS48 的内部逻辑入图所示 ： 20 图 为显示星期，本实验只用到前面的七中状态，只要满足 ，则可以正显示从星期一到星期日。 用 74LS290 做一 个七进制的加法计数器，将时的十位的进位脉冲接到显示星期的 74LS290 的输入脉冲就可以了。 电路图如下 ： 图 21 数字钟总电框 图 如下图所示： 图 根据实验原理，将所需要的各部分做好，在将起接在一起就得到了所需的电路图。 如下图所示： 22 图 总电路图 其程序代码如 下 : MOV A,23H CJNE A,24H,RETI1 MOV 23H,00H。 到时间达到 24小时 ,清零 . RETI1: POP PSW。 恢复现场 RETI。 中断返回 ? NOP。 显示子程序 DISP: ANL 2FH,10H。 处理小数点 MOV A,21H。 处理秒 21H2DH,2EH MOV A,22H。 处理分钟 22H2CH,2DH MOV A,23H。 处理小时 23H2AH,2BH MOV R0,2FH。 显示偏移量 MOV P0,a。 送显示 MOV R2,80H。 延时 DJNZ R3,LOOP1。 循环显示 TABLE: db 28h,7eh,0a2h,62h,74h,61h,21h。 不带小数点 DB 7ah,20h,60h,00,00,00,00,00,00 DB 8H,5eH,82H,42H,54H,41H,1H,5aH。 带小数点 DB 00H,40H,00,00,00,00,00,00。 按键判断程序 JZ RETX。 无键按下则返回 23 JZ RETX。 键盘去抖动。 MOV R6,A。 将键值存入 R6。 JNZ LOOP2。 等待键释放 ANKEY: CLR EA。 关中断 LX: MOV A,R6 JB ,L1。 是功能键转 L1 JB ,L2。 是确认键转 L2 JB ,L3。 是减 1键转 L3 JNB ,L12。 不是增 1键，转 L12 JB ,L6。 判断使哪一位（时、分、秒）的值加 1 LCALL KEY。 判断有无键按下。 L2: MOV 25H,00H。 确认键处理程序 L3: JB ,L61。 增一键处理程序 L1: MOV A,25H。 功能键处理程序 LB1: MOV 25H,01H。 25H 单元是标志位，（ 25H） =01H 调节时单元的值 LB3: MOV 25H,04H。 25H 单元是标志位，（ 25H） =01H 调节秒单元的值 LB2: MOV 25H,02H。 25H 单元是标志位，（ 25H） =01H 调节分单元的值 L6: MOV A,23H。 时加一 L8:MOV A,22H。 分加一 L9: MOV A,21H。 秒加一 ADD A,01H DA A 4 系统仿真 该电 子钟 对源程序进行编译 ， 自动地把 VHDL 描述转变成门级电路 ， 进而完成各种测试工作。 软件平台 自动对设计结果进行编译 ，检查 连接 ， 给出错误报告并进行逻辑综合 ， 同时将产生编程文件和用于时序仿真用的输出文件 ， 最后给出实现此项目最适合的器件。 经过编译 ， EDA 软件平台报告电路 连接没有错误。 仿真图 24 图 顶层设计仿真图 由图可知，当遇到上升沿时发一个信号，在高电位时有效，而在低电位时无效。 在遇到上升沿时计数器进位加一，当计数器不为零时不发信号，只有当计数器为零 时才 发一个信号。 单片机时间基准振荡电路中振荡晶体频率的选择必须要和程序中的时间基准相一致，也就是说要采用振荡频率为 12M 的振荡晶体，否则若采用了 的振荡晶体就会使得单个振荡周期变长，故而使单个时间间隔变长，最终会导致实际上的电子钟走时变“慢”。 由于单片机处理数据过程中要响应中断等原因，而中断服务程序所花费的时间必须在中断返回后在计时单元 中扣除掉，否则实际上制作出来的电子钟会变“慢”。 在本次程序设计中将中断服务程序所花费的时间直接从定时间隔 (50ms) 中扣除，也就是说将定时间隔设置得比 50ms 小一些，必须不断地通过软件调试该时间间隔，这样才能使得电子钟的走时误差达到最小。 在调试每个数码管的发光时间时，必须反复修改程序中的给定的时间，直到整体上的显示效果较好，不会有闪烁的现象产生。 25 图 数字钟计数器仿真图 本设计中，由定时器 T0 每 50ms 一次中断产生时钟基准，中断服务程序中校正了中断产生的误差。 主程序中循环调用显示程序完成显示。 显示初始为： 12－ 00－ 00。 没有功能键。 显示部分采用 7 片 74LS161 级联控制，由单片机的 p 向显示器发出数据。 显示格式为： XX－ XX－ XX，分别代表小时，分钟，秒 ， 为 24 小时制。 仿真效果如 上 图 .。 调试 优化 （ 1）单片机时间基准振荡电路中振荡晶体频率的选择必须要和程序中的时间基准相一致，也 就是说要采用振荡频率为 12M的振荡晶体，否则若采用了 的振荡晶体就会使得单个振荡周期变长，故而使单个时间间隔变长，最终会导致实际上的电子钟走时变“慢”。 在本次程序设计中将中断服务程序所花费的时间直接从定时间隔 (50ms) 中扣除，也就是说将定时间隔设置得比 50ms 小一些，必须不断地通过软件调试该时间间隔，这样才能使得电子钟的走时误差达到最小。 （ 2）在调试每个数码管的发光时间时，必须反复修改程序中的给定的时间，直到整体上的显示效果较好，不会有闪烁的现象产生。 26 5 结束语 此次基于数字式电子钟 的设计与制作的独特之处在于采用了动态显示的形式，将 6 个数码管串联起来，这一点与一般的电子钟采用静态显示的方法不同，这样的设计使得单片机的管脚得到了充分的利用，也使得本设计中的电路显得小巧，省去了相应的芯片，节约了成本。 本系统基本的实现了时钟计时、显示、闹钟及温度和电压测量及过欠压频率的测量。 实际运行效果良好，并可进行进一步的扩展。 通过为期 两 周的课程设计，我顺利完成了 计算机组成原理课中基于流水技术构成的模型机的设计与实验的 课程设计。 在这次 课程 设计中，非常感谢课程设计老师 蔡老师 的指导，在 蔡 老师的身上学到的不仅 仅是知识的层面，更重要的是他追求知识的热情，还重要的是他对学生的尊重和关爱，却又不失老师本身工作的严谨的态度，他的工作作风以及对生活的态度让我受益匪浅。 最后，感谢 蔡 老师给予我们很多方面的指导和帮助，谢谢同学的相互帮助，感谢有了这些，我才能很好的顺利的完成我的这次课程设计。 27 参考文献 [1] 孙裕晶，沙玲，赵红霞 .实用控制系统设计教程 [M].长春：吉林大学出版社，2020. [2] 张振荣，晋明武等 .MCS51 单片机原理及实用技术 [M].北京：人民邮电出版社， 2020. [3] 周兴华 .手把手教你学单 片机 [M].北京：北京航空航天大学出版社， 2020. [4］褚振勇，翁木云 .FPGA 设计及应用［ M］ .西安：西安电子科技大学出版社，2020。 [5］ 潘 松，王国栋 .VHDL 实用教程［ M］ .成都：电子科技大学出版社， 2020。 [6] 王新梅，肖国镇．纠错码 —— 原理与方法 (修订版 ) [M]．西安电子科技大学出版社， 2020。 14 大学本科生毕业设计 （论文） 撰写规范 本科生毕业设计（论文）是学生在毕业前提交的一份具有一定研究价值和实用价值的学术资料。 它既是本科学生开始从事工程设计、科学实验和科学研究的 初步尝试，也是学生在教师的指导下，对所进行研究的适当表述，还是学生毕业及学位资格认定的重要依据。 毕业论文撰写是本科生培养过程中的基本训练环节之一，应符合国家及各专业部门制定的有关标准，符合汉语语法规范。 指导教师应加强指导，严格把关。 论文结构及要求 论文包括题目、中文摘要、外文摘要、目录、正文、参考文献、致谢和附录等几部分。 题目 论文题目应恰当、准确地反映论文的主要研究内容。 不应超过 25字，原则上不得使用标点符号，不设副标题。 摘要与关键词 摘要 本科生毕业设计 （论文）的摘要均要求用中、英两种文字给出，中文在前。 摘要应扼要叙述论文的研究目的、研究方法、研究内容和主要结果或结论，文字要精炼，具有一定的独立性和完整性，摘要一般应在 300字左右。 摘要中不宜使用公式、图表，不标注引用文献编号，避免将摘要写成目录式的内容介绍。 关键词 关键词是供检索用的主题词条，应采用能覆盖论文主要内容的通用技术词条（参照相应的技术术语标准），一般列 3～ 5个，按词条的外延层次从大到小排列，应在摘要中出现。 目录 目录应独立成页，包括论文中全部章、节的标题及 页码。 15 论文正文 论文正文包括绪论、论文主体及结论等部分。 绪论 绪论一般作为论文的首篇。 绪论应说明选题的背景、目的和意义，国内外文献综述以及论文所要研究的主要内容。 文管类论文的绪论是毕业论文的开头部分，一般包括说明论文写作的目的与意义，对所研究问题的认识以及提出问题。 绪论只是文章的开头，不必写章号。 毕业设计（论文）绪论部分字数不多于全部论文字数的 1/4。 论文主体 论文主体是论文的主要部分，要求结构合理，层次清楚，重点突出，文字简练、通顺。 论文主体 的内容要求参照《大学本科生毕业设计（论文）的规定》第五章。 论文主体各章后应有一节“本章小结”。 结论 结论作为单独一章排列，但不加章号。 结论是对整个论文主要成果的归纳，要突出设计（论文）的创新点，以简练的文字对论文的主要工作进行评价，一般为 400～ 1 000字。 参考文献 参考文献是论文不可缺少的组成部分，它反映了论文的取材来源和广博程度。 论文中要注重引用近期发表的与论文工作直接有关的学术期刊类文献。 对理工类论文，参考文献数量一般应在 15篇以上，其中学术期刊类文献不少 于 8篇，外文文献不少于 3篇；对文科类、管理类论文，参考文献数量一般为 10～ 20篇，其中学术期刊类文献不少于 8篇，外文文献不少于 3篇。 在论文正文中必须有参考文献的编号，参考文献的序号应按在正文中出现的顺序排列。 产品说明书、各类标准、各种报纸上刊登的文章及未公开发表的研究报告（著名的内部报告如 PB、 AD报告及著名大公司的企业技术报告等除外）不宜做为参考文献引用。 但对于工程设计类论文，各种标准、规范和手册可作为参考文献。 引用网上参考文献时，应注明该文献的准确网页地址，网上参考文献不包含在上述规定 的文献数量之内。 16 致谢 对导师和给予指导或协助完成论文工作的组织和个人表示感谢。 内容应简洁明了、实事求是，避免俗套。 附录 如 开题报告 、文献综述、外文译文及外文文献复印件、公式的推导、程序流程图、图纸、数据表格等有些不宜放在正文中，但有参考价值的内容可编入论文的附录中。 论文书写规定 论文正文字数 理工类 论文正文字数不少于 20 000字。 文管类 论文正文字数 12 000－ 20 000字。 其中汉语言文学专业不少于 7 000字。 外语类 论文正文字数 8 000－ 10 000个外文单词。 艺术类 论文正文字数 3 000～ 5 000字。 论文书写 本科生毕业论文用 B5 纸 计算机排版、编辑与双面打印 输出。 论文版面 设置为：毕业。