《電子技術(shù)綜合設(shè)計與實踐教程》課件第4章

第4章課程設(shè)計項目4.18位數(shù)字搶答器 4.2自動電子售票機(jī) 4.3五路呼叫器 4.4汽車尾燈控制器 4.5交通燈控制器 4.6彩燈循環(huán)控制器 4.7數(shù)字鐘 4.8簡易電子琴

1．設(shè)計任務(wù)與要求

1)設(shè)計任務(wù)

(1)利用各種器件設(shè)計一個多路智力競賽搶答器。

(2)利用DE2教學(xué)開發(fā)板對所設(shè)計的電路進(jìn)行驗證。

(3)總結(jié)電路設(shè)計結(jié)果。4.18位數(shù)字搶答器

2)設(shè)計要求

(1)搶答器同時供8名選手或8個代表隊比賽，分別用8個按鈕S0～S7表示。

(2)設(shè)置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān)S，該開關(guān)由主持人控制。

(3)搶答器具有鎖存與顯示功能，即選手按動按鈕，鎖存相應(yīng)的編號，并將優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。

(4)搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設(shè)定(如30

s)。當(dāng)主持人啟動“開始”S鍵后，定時器進(jìn)行減計時，同時指示燈(建議采用綠色燈)開始短暫的閃爍，持續(xù)的時間為0.5

s左右。

(5)參賽選手在設(shè)定的時間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上(七段數(shù)碼管HEX)顯示選手的編號和搶答的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止，此時指示燈應(yīng)停止閃爍。

(6)如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報警并禁止搶答，定時顯示器上顯示00，指示燈應(yīng)亮起(建議采用紅色燈)。

2．設(shè)計思路

1)學(xué)習(xí)要求

復(fù)習(xí)編碼器、十進(jìn)制加/減計數(shù)器的工作原理，設(shè)計可預(yù)置時間的定時電路分析與時序控制電路。畫出定時搶答器的整機(jī)邏輯電路圖，掌握智力搶答器的工作原理及其設(shè)計方法，對各種元器件的功能和應(yīng)用有所了解，并能對其在電路中的作用進(jìn)行分析。例如：構(gòu)建定時器、優(yōu)先編碼器74LS148和RS鎖存器74LS279以及十進(jìn)制同步加/減計數(shù)器74LS192。

2)設(shè)計思路

設(shè)定一條控制總線S控制整個系統(tǒng)的運(yùn)作，高電平有效。設(shè)定一個清零控制，用于清除上一次搶答的顯示，高電平清零。另設(shè)定一個自主的計數(shù)器置數(shù)控制set。由于DE2板上僅提供50

MHz和27

MHz的時鐘，因此需設(shè)定LPM_counter分頻器來對系統(tǒng)時鐘進(jìn)行分頻，計數(shù)器主要是通過兩個74LS190計數(shù)器來進(jìn)行30

s的倒數(shù)。

3．模擬仿真

使用可編程邏輯器件和QuartusⅡ軟件，用原理圖輸入方法進(jìn)行編譯、仿真。

4．下載

模擬仿真結(jié)果正確后，結(jié)合DE2教學(xué)開發(fā)板設(shè)置各輸入、輸出端；指定下載芯片，重新編譯。編譯結(jié)果正確后下載到相應(yīng)芯片中。

5．項目結(jié)果驗證

下載完成后，在DE2教學(xué)開發(fā)板上驗證結(jié)果，可以利用DE2教學(xué)開發(fā)板上的按鍵模擬呼叫源。

6．項目報告

在驗證結(jié)果正確后，確定方案并繪制電路圖。進(jìn)一步完善設(shè)計文檔資料，寫出總結(jié)報告及心得體會(本項目中的感受；從本項目中獲得了哪些收獲；本項目的成功之處；本項目中還有待改進(jìn)的地方；下一個項目應(yīng)該從哪些地方進(jìn)行改進(jìn)；怎樣提高自己的效率和水平等)。

1．設(shè)計任務(wù)與要求

1)設(shè)計任務(wù)

(1)利用各種器件設(shè)計自動電子售票機(jī)。

(2)利用DE2教學(xué)開發(fā)板對所設(shè)計的電路進(jìn)行驗證。

(3)總結(jié)電路設(shè)計結(jié)果。4.2自動電子售票機(jī)

2)設(shè)計要求

(1)售賣的票共有3種，每種的單價用1個LED顯示。

(2)用3個按鍵分別代表3種面額的票，按下按鍵就表示選中對應(yīng)的票。

(3)用1個按鍵表示購買票的數(shù)量，按1次數(shù)量加1。

(4)用3個按鍵分別代表投入錢幣的面值，共有3種情況：1元、2元、5元，每個按鍵可以按多次，表示投入此種面值錢幣的數(shù)量。

(5)當(dāng)投入的錢不夠時，用1個紅燈亮來表示，同時用LED顯示所缺的錢數(shù)額；當(dāng)投入的錢達(dá)到或者超過所需的金額時，用1個綠燈閃爍來表示，閃爍持續(xù)時間為0.5

s，同時用LED顯示應(yīng)找回給用戶的錢數(shù)額。

2．設(shè)計思路

1)學(xué)習(xí)要求

復(fù)習(xí)鎖存器、全加器、數(shù)值比較器以及十進(jìn)制加/減計數(shù)器的工作原理，分析與設(shè)計時序控制電路。畫出自動電子售票機(jī)的整機(jī)邏輯電路圖，掌握自動電子售票機(jī)的工作原理及其設(shè)計方法，并對各種元器件的功能和應(yīng)用有所了解，能對其在電路中的作用進(jìn)行分析。例如：全加器74LS283、數(shù)值比較器74LS85、RS鎖存器74LS279以及十進(jìn)制同步加/減計數(shù)器74LS192。

2)設(shè)計思路

設(shè)定一個清零控制，用于清除上一次售票的顯示，高電平清零?？梢杂面i存器鎖存不同種類票的面額。投入錢幣的面值總額可以用全加器累加得到。數(shù)值比較器可以用來判斷購票的錢幣面值總額是否達(dá)到票款的總額。由于DE2板上僅提供50

MHz和27

MHz的時鐘，因此需設(shè)定lpm_counter分頻器來對系統(tǒng)時鐘進(jìn)行分頻，再結(jié)合計數(shù)器得到0.5

s的時間長度。

3．模擬仿真

使用可編程邏輯器件和QuartusⅡ軟件，用原理圖輸入方法進(jìn)行編譯、仿真。

4．下載

模擬仿真結(jié)果正確后，結(jié)合DE2教學(xué)開發(fā)板設(shè)置各輸入、輸出端；指定下載芯片，重新編譯。編譯結(jié)果正確后下載到相應(yīng)芯片中。

5．項目結(jié)果驗證

下載完成后，在DE2教學(xué)開發(fā)板上驗證結(jié)果。

6．項目報告

在驗證結(jié)果正確后，確定方案并繪制電路圖。進(jìn)一步完善設(shè)計文檔資料，寫出總結(jié)報告及心得體會(本項目中的感受；從本項目中獲得了哪些收獲；本項目的成功之處；本項目中還有待改進(jìn)的地方；下一個項目應(yīng)該從哪些地方進(jìn)行改進(jìn)；怎樣提高自己的效率和水平等)。

1．設(shè)計任務(wù)與要求

本項目設(shè)計一個五路呼叫器，具體設(shè)計要求如下:

(1)五個按鍵模擬五個呼叫源。

(2)當(dāng)有一個按鍵按下時，由數(shù)碼管顯示呼叫源號碼。

(3)當(dāng)有多個呼叫同時發(fā)生時，用指示燈(建議選用一紅色LED)指明多個呼叫源在同時呼叫，并按優(yōu)先級順序由數(shù)碼管顯示多個呼叫源號碼。各呼叫源優(yōu)先級按序號遞減，即一號呼叫源優(yōu)先級最高，五號呼叫源優(yōu)先級最低。4.3五?路?呼?叫?器

2．設(shè)計思路

本電路設(shè)計可以考慮如下幾個方面。

1)呼叫源的輸入

設(shè)計要求用五個輸入鍵代替呼叫源。對于DE2教學(xué)開發(fā)板上產(chǎn)生觸發(fā)脈沖的鍵，它保持原輸入狀態(tài)只是一瞬間。但在優(yōu)先級判別過程中必須不斷調(diào)用原輸入狀態(tài)，所以必須將輸入量保存起來?？梢杂?4LS373來保存開關(guān)量；也可以由一個基本RS觸發(fā)器作為輸入信號寄存器(共五個)，把各路輸入(INX)的信號一直保存到復(fù)位信號(Reset)到來為止，而且可以隨時插入不同優(yōu)先級別的呼叫信號。

2)呼叫源的過程處理

在本設(shè)計要求中，當(dāng)同時有多個呼叫源呼叫時，必須按優(yōu)先順序，先顯示優(yōu)先級高的呼叫源，后顯示優(yōu)先級低的呼叫源。在這里可以采用以下兩種方式：

(1)計數(shù)器掃描的方式，即從一號呼叫源(優(yōu)先級最高)開始，對各個已經(jīng)保存的輸入量依次進(jìn)行掃描。當(dāng)遇到一個高電平，即有呼叫源呼叫時，便對相應(yīng)的呼叫源進(jìn)行相應(yīng)的編碼、譯碼，送到輸出端口顯示其相應(yīng)的呼叫號；延時一定時間后，再掃描下一個呼叫源。如果沒有呼叫，就跳過該呼叫源，再對下一個呼叫源進(jìn)行掃描。所以，所有呼叫源間的顯示不會間隔太久，就可以有快速的對應(yīng)顯示。這樣由一號呼叫源到五號呼叫源不斷地進(jìn)行循環(huán)掃描，其掃描的個數(shù)由計數(shù)器進(jìn)行控制。即對五個呼叫源都掃描一次后，對計數(shù)器清零，再進(jìn)行下一次掃描。如此不斷地循環(huán)和顯示呼叫源號。

(2)自啟動方式，即將各個已經(jīng)輸入處理保存的輸入信號通過自反饋邏輯電路的自啟動作用，送到各自的下一級與門，等待選通信號的到來，以便輸送到優(yōu)先編碼器。I0～I(xiàn)9的輸入信號分別編為10個對應(yīng)的BCD碼，并且I9的優(yōu)先權(quán)最高，I0的最低，有效地防止其它各路的干擾輸入。選通信號的產(chǎn)生是由五個RS觸發(fā)器構(gòu)成的。實際上選通信號是一個順序脈沖，由移位寄存器組成的環(huán)形計數(shù)器在每個狀態(tài)中只有一個循環(huán)狀態(tài)。這種方案采用自反饋邏輯電路進(jìn)行自啟動，優(yōu)點在于不必附加譯碼電路，結(jié)構(gòu)比較簡單。

3)輸出處理

按任務(wù)要求和根據(jù)DE2教學(xué)開發(fā)板的硬件設(shè)置，必須將呼叫源信號編制成對應(yīng)的BCD碼輸出。輸出的BCD碼經(jīng)DE2教學(xué)開發(fā)板的硬件設(shè)置，實現(xiàn)譯碼和顯示。

3．模擬仿真

使用可編程邏輯器件和QuartusⅡ軟件，用原理圖輸入方法進(jìn)行編譯、仿真。

4．下載

模擬仿真結(jié)果正確后，結(jié)合DE2教學(xué)開發(fā)板設(shè)置各輸入、輸出端；指定下載芯片，重新編譯。編譯結(jié)果正確后下載到相應(yīng)芯片中。

5．項目結(jié)果驗證

下載完成后，在DE2教學(xué)開發(fā)板上驗證結(jié)果，可以利用DE2教學(xué)開發(fā)板上的按鍵模擬呼叫源。

6．項目報告

在驗證結(jié)果正確后，確定方案并繪制電路圖。進(jìn)一步完善設(shè)計文檔資料，寫出總結(jié)報告及心得體會(本項目中的感受；從本項目中獲得了哪些收獲；本項目的成功之處；本項目中還有待改進(jìn)的地方；下一個項目應(yīng)該從哪些地方進(jìn)行改進(jìn)；怎樣提高自己的效率和水平等)。

1．設(shè)計任務(wù)與要求

1)設(shè)計任務(wù)

利用各種器件設(shè)計一個汽車尾燈控制器。4.4汽車尾燈控制器

2)設(shè)計要求

汽車尾燈控制器的設(shè)計要求見表4-1。

表4-1尾燈與汽車運(yùn)行狀態(tài)控制表

2．設(shè)計思路

方案一：用兩塊74LS194雙向移位寄存器和與非門來實現(xiàn)。

方案二：控制電路劃分為計數(shù)輸出模塊和譯碼控制模塊。計數(shù)輸出模塊是為了產(chǎn)生0000、0001、0010三個BCD碼，而“0000”經(jīng)過或非門輸出給LED顯示。譯碼控制模塊利用74LS139二線-四線譯碼器控制尾燈的亮滅與閃爍。

3．模擬仿真

使用可編程邏輯器件和QuartusⅡ軟件，用原理圖輸入方法進(jìn)行編譯、仿真。

4．下載

模擬仿真結(jié)果正確后，結(jié)合DE2教學(xué)開發(fā)板設(shè)置各輸入、輸出端；指定下載芯片，重新編譯。編譯結(jié)果正確后下載到相應(yīng)芯片中。

5．項目結(jié)果驗證

下載完成后，在DE2教學(xué)開發(fā)板上驗證結(jié)果，可以利用DE2教學(xué)開發(fā)板上的按鍵模擬呼叫源。

6．項目報告

在驗證結(jié)果正確后，確定方案并繪制電路圖。進(jìn)一步完善設(shè)計文檔資料，寫出總結(jié)報告及心得體會(本項目中的感受；從本項目中獲得了哪些收獲；本項目的成功之處；本項目中還有待改進(jìn)的地方；下一個項目應(yīng)該從哪些地方進(jìn)行改進(jìn)；怎樣提高自己的效率和水平等)。

1．設(shè)計任務(wù)與要求

1)設(shè)計任務(wù)

本項目設(shè)計一個十字路口的紅、綠、黃三色信號交通燈控制電路。4.5交通燈控制器

2)設(shè)計要求

(1)用紅、綠、黃三色發(fā)光二極管作信號燈。主干道為東西向，有紅、綠、黃三個燈；支干道為南北向，也有紅、綠、黃三個燈。紅燈亮禁止通行；綠燈亮允許通行；黃燈亮則給行駛中的車輛有時間?？康浇芯€之外。

(2)由于主干道車輛較多而支干道車輛較少，所以主干道亮綠燈時間較長。當(dāng)主干道允許通行亮綠燈時，支干道亮紅燈；而支干道允許通行亮綠燈時，主干道亮紅燈，兩者交替重復(fù)。主干道每次放行50

s，支干道每次放行30

s。

在每次由亮綠燈變成亮紅燈的轉(zhuǎn)換過程中，需要亮5

s的黃燈作為過渡，以使行駛中的車輛有時間?？康浇芯€以外。

(3)能實現(xiàn)正常的即時顯示功能。用DE2板上的4個七段數(shù)碼管作為倒計時顯示器，分別顯示東西、南北方向的紅燈、綠燈、黃燈時間。

(4)能實現(xiàn)特殊狀態(tài)的功能顯示。設(shè)S為特殊狀態(tài)的傳感器信號，當(dāng)S=1時，進(jìn)入特殊狀態(tài)；當(dāng)S=0時，退出特殊狀態(tài)。按S后，能實現(xiàn)如下特殊狀態(tài)功能：①顯示器閃爍。

②計數(shù)器停止計數(shù)并保持原來的數(shù)據(jù)。

③東西、南北路口均顯示紅燈狀態(tài)。

④特殊狀態(tài)結(jié)束后，能繼續(xù)對時間進(jìn)行計數(shù)。

(5)能實現(xiàn)總體清零功能。按下R后，系統(tǒng)實現(xiàn)總清零，計數(shù)器由初始狀態(tài)開始計數(shù)，對應(yīng)狀態(tài)的指示燈亮。

(6)利用QuartusⅡ軟件的圖形輸入方法設(shè)計符合以上功能要求的交通燈控制器。用功能仿真的方法驗證控制器、計數(shù)器的功能，并通過觀察有關(guān)波形確認(rèn)電路設(shè)計是否正確。將程序通過編譯、仿真和綜合后，下載到相應(yīng)芯片中實現(xiàn)，最后在DE2教學(xué)開發(fā)板上驗證設(shè)計的正確性。

2．設(shè)計思路

交通燈控制器的原理框圖如圖4-1所示，包括置數(shù)器模塊、計數(shù)器模塊、主控制器模塊、譯碼器模塊和數(shù)據(jù)選擇器模塊幾個部分。置數(shù)器模塊將交通燈的點亮?xí)r間預(yù)置到置數(shù)器電路中。計數(shù)器模塊以基準(zhǔn)時間秒為單位做倒計時。當(dāng)計數(shù)值減為零時即預(yù)置時間到，主控制器電路改變輸出狀態(tài)，電路進(jìn)入下一個狀態(tài)的倒計時。譯碼器模塊將主控電路的當(dāng)前狀態(tài)譯碼為紅、綠、黃三色燈的點亮信號。其中，核心部分是主控制器模塊。

圖4-1交通燈控制器原理框圖

1)主控制器模塊

根據(jù)設(shè)計任務(wù)，共有4種狀態(tài)，可以用2位二進(jìn)制碼(S1S0)表示，若將紅、綠、黃燈分別用R、G、Y表示，A、B分別代表主干道的東西向和支干道的南北向，設(shè)主干道綠燈亮的時間為TA，支干道綠燈亮的時間為TB，黃燈亮的時間為TY，則有如圖4-2所示交通燈控制狀態(tài)圖。

圖4-2交通燈控制器狀態(tài)圖

2)譯碼器模塊

譯碼器模塊將主控制器的輸出狀態(tài)(S0S1)譯碼為東西、南北方向6個交通燈的信號，“1”表示亮燈，“0”表示滅燈，對應(yīng)的真值表如表4-2所示。

表4-2交通燈控制器的真值表

3)置數(shù)器模塊

置數(shù)器模塊分為A、B兩個部分，分別給東西、南北方向的計數(shù)器A和B提供計數(shù)時的初始值，它們都是兩位BCD碼。置數(shù)器A的預(yù)置數(shù)據(jù)如表4-3所示。表4-3置數(shù)器A的預(yù)置數(shù)據(jù)表

4)計數(shù)器模塊

計數(shù)器模塊接收置數(shù)器模塊數(shù)據(jù)后，在秒脈沖作用下進(jìn)行減法計數(shù)。若計時時間到達(dá)，則重置數(shù)據(jù)后再進(jìn)行減運(yùn)算。計數(shù)器模塊也由A和B兩部分組成。

計數(shù)器模塊可以用可預(yù)置十進(jìn)制減計數(shù)器連接成二位十進(jìn)制計數(shù)器。

5)數(shù)據(jù)選擇器模塊

當(dāng)出現(xiàn)特殊情況時，要求計時顯示發(fā)生閃爍，可在計數(shù)器后面加入二選一的數(shù)據(jù)選擇器或其它器件，用S和CP控制。

3．模擬仿真

使用可編程邏輯器件和QuartusⅡ軟件，用原理圖輸入方法進(jìn)行編譯、仿真。

4．下載

模擬仿真結(jié)果正確后，結(jié)合DE2教學(xué)開發(fā)板設(shè)置各輸入、輸出端；指定下載芯片，重新編譯。編譯結(jié)果正確后下載到相應(yīng)芯片中。

5．項目結(jié)果驗證

下載完成后，在DE2教學(xué)開發(fā)板上驗證結(jié)果，可以利用DE2教學(xué)開發(fā)板上的按鍵模擬呼叫源。

6．項目報告

在驗證結(jié)果正確后，確定方案并繪制電路圖。進(jìn)一步完善設(shè)計文檔資料，寫出總結(jié)報告及心得體會(本項目中的感受；從本項目中獲得了哪些收獲；本項目的成功之處；本項目中還有待改進(jìn)的地方；下一個項目應(yīng)該從哪些地方進(jìn)行改進(jìn)；怎樣提高自己的效率和水平等)。

1．設(shè)計任務(wù)與要求

1)設(shè)計任務(wù)

本項目利用各種數(shù)字邏輯器件設(shè)計一個彩燈循環(huán)控制器。

2)設(shè)計要求

(1)彩燈能夠自動循環(huán)點亮。

(2)彩燈循環(huán)顯示且頻率快慢可調(diào)。

(3)該控制電路具有8路以上輸出。4.6彩燈循環(huán)控制器

2．設(shè)計思路

1)電路組成

該電路由時鐘、12位二進(jìn)制計數(shù)器CD4040和3位二進(jìn)制譯碼器74LS138組成。

2)電路原理與實現(xiàn)

CD4040是12位異步二進(jìn)制計數(shù)器，它僅有2個輸入端，即時鐘輸入端CP和清零端CR，輸出端為Q1～Q12。當(dāng)清零端CR為高電平時，計數(shù)器輸出全被清零；當(dāng)清零端CR為低電平時，在CP脈沖的下降沿完成計數(shù)。

74LS138是3線-8線譯碼器，具有3個地址輸入端A2、A1、A0和3個選通端S1、S2、S3以及8個譯碼器輸出端Y0～Y7。

設(shè)計分頻電路，輸出頻率為f

=

101

Hz。由CD4040分頻后，高3位Q12、Q11、Q10的輸出分別接在74LSl38譯碼器的A2、A1、A0端。每隔t

=512/f

≈

5

s的時間，A0變化一次，每隔約10s的時間A1變化一次，每隔15

s的時間A2變化一次，從而使其輸出端Y0～Y7驅(qū)動的發(fā)光LED順序循環(huán)亮與滅。

3．模擬仿真

使用可編程邏輯器件和QuartusⅡ軟件，用原理圖輸入方法進(jìn)行編譯、仿真。

4．下載

模擬仿真結(jié)果正確后，結(jié)合DE2教學(xué)開發(fā)板設(shè)置各輸入、輸出端；指定下載芯片，重新編譯。編譯結(jié)果正確后下載到相應(yīng)芯片中。

5．項目結(jié)果驗證

下載完成后，在DE2教學(xué)開發(fā)板上驗證結(jié)果，可以利用DE2教學(xué)開發(fā)板上的按鍵模擬呼叫源。

6．項目報告

在驗證結(jié)果正確后，確定方案并繪制電路圖。進(jìn)一步完善設(shè)計文檔資料，寫出總結(jié)報告及心得體會(本項目中的感受；從本項目中獲得了哪些收獲；本項目的成功之處；本項目中還有待改進(jìn)的地方；下一個項目應(yīng)該從哪些地方進(jìn)行改進(jìn)；怎樣提高自己的效率和水平等)。

1．設(shè)計任務(wù)與要求

1)設(shè)計任務(wù)

(1)熟練運(yùn)用數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計方法進(jìn)行數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計。

(2)按要求設(shè)計一個數(shù)字鐘。

2)設(shè)計要求

(1)要求顯示秒、分、時，顯示格式如圖4-3所示。

(2)可清零、可調(diào)時。

4.7數(shù)字鐘

圖4-3秒、分、時顯示格式

2．設(shè)計思路

1)數(shù)字鐘的基本工作原理

數(shù)字鐘以其顯示時間的直觀性、走時準(zhǔn)確性而受到了人們的歡迎并很快走進(jìn)了千家萬戶。作為一種計時工具，數(shù)字鐘的基本組成部分離不開計數(shù)器，可在控制邏輯電路的控制下完成預(yù)定的各項功能。數(shù)字鐘的基本原理方框圖如圖4-4所示。

圖4-4數(shù)字鐘的基本原理框圖

(1)時基T產(chǎn)生電路：由晶振產(chǎn)生的頻率非常穩(wěn)定的脈沖，經(jīng)整形、穩(wěn)定電路后，產(chǎn)生一個頻率為1

Hz、非常穩(wěn)定的計數(shù)時鐘脈沖。(電信線路部分不用VHDL語言描述。)

(2)控制邏輯電路。產(chǎn)生調(diào)時、調(diào)分信號及位選信號。

調(diào)時、調(diào)分信號的產(chǎn)生：由計數(shù)器的計數(shù)過程可知，正常計數(shù)時，當(dāng)秒計數(shù)器(六十進(jìn)制)計數(shù)到59時，再來一個脈沖，則秒計數(shù)器清零，重新開始新一輪的計數(shù)，而進(jìn)位則作為分計數(shù)器的計數(shù)脈沖，使分計數(shù)器計數(shù)加1?，F(xiàn)在我們把電路稍做變動：把秒計數(shù)器的進(jìn)位脈沖和一個頻率為2

Hz的脈沖信號同時接到一個2選1數(shù)據(jù)選擇器的兩個數(shù)據(jù)輸入端，而位選信號則接一個脈沖按鍵開關(guān)。當(dāng)按鍵開關(guān)不按下去時(即為0)，數(shù)據(jù)選擇器將秒計數(shù)器的進(jìn)位脈沖送到分計數(shù)器，此時，數(shù)字鐘正常工作；當(dāng)按鍵開關(guān)按下去時(即為1)，數(shù)據(jù)選擇器將另外一個2

Hz的信號作為分計數(shù)器的計數(shù)脈沖，使其計數(shù)頻率加快，當(dāng)達(dá)到正確時間時，松開按鍵開關(guān)，從而達(dá)到調(diào)時的目的。調(diào)節(jié)小時的時間也采用相同的實現(xiàn)方法。

(3)計數(shù)顯示電路：由計數(shù)部分、數(shù)據(jù)選擇器、譯碼器組成，它是時鐘的關(guān)鍵部分。

計數(shù)部分：由兩個六十進(jìn)制計數(shù)器和一個二十四進(jìn)制計數(shù)器組成，其中六十進(jìn)制計數(shù)器可用六進(jìn)制計數(shù)器和十進(jìn)制計數(shù)器構(gòu)成；二十四進(jìn)制的小時計數(shù)同樣可用六進(jìn)制計數(shù)器和十進(jìn)制計數(shù)器得到：當(dāng)計數(shù)器計數(shù)到24時，“2”和“4”同時進(jìn)行清零，則可實現(xiàn)二十四進(jìn)制計數(shù)。數(shù)據(jù)選擇器：84輸入14輸出的多路數(shù)據(jù)選擇器，因為本實驗用到了8個數(shù)碼管(有兩個用來產(chǎn)生隔離符號“—”。)譯碼器：七段譯碼器。譯碼器必須能譯出“—”，由實驗二中的譯碼器真值表可得：

字母F的8421BCD碼為“1111”，譯碼后為“1000111”，如果現(xiàn)在只譯出“—”，即字母F的中間一橫，則譯碼后應(yīng)為“0000001”，這樣在數(shù)碼管上顯示的就為“—”。

2)自頂向下設(shè)計分割圖

數(shù)字鐘的功能分割圖如圖4-5所示。

圖4-5數(shù)字鐘的功能分割圖

3)自由發(fā)揮部分

由于實驗用FPGA芯片容量有限，所以這一部分只能另外驗證。自由發(fā)揮部分可包括：

(1)整點報時電路。

(2)到點鬧時電路。

(3)預(yù)置鬧鈴時間。

3．模擬仿真

使用可編程邏輯器件和QuatrtusⅡ軟件，用原理圖輸入方法進(jìn)行編譯、仿真。

4．下載

模擬仿真結(jié)果正確后，結(jié)合DE2教學(xué)開發(fā)板設(shè)置各輸入、輸出端；指定下載芯片，重新編譯。編譯結(jié)果正確后下載到相應(yīng)芯片中。

5．項目結(jié)果驗證

下載完成后，在DE2教學(xué)開發(fā)板上驗證結(jié)果，可以利用