华北电力大学EDA实验报告

2026/4/23 20:38:42

3、时位计时电路设计(24进制)

时低位计数用十(或四)进制计数器(74163改装)计数,59分59秒时触发计数,9时59分59秒(时低位输出为1001B,分高位输出为0101B,分低位输出为1001B,秒高位输出0101B,秒低位输出1001B),或者23时59分59秒(时高位输出为0010B,时低位输出为0011B,分高位输出为0101B,分低位输出为1001B,秒高位输出0101B,秒低位输出1001B)时,时低位清零;时高位计数用三进制计数器(74163改装)计数,9时59分59秒时,时高位芯片ENT输入高电平,由此触发计数,23时59分59秒时,时高位清零。如下图(3)所示: 接 59分59秒时低位时高位74163LDNABCDENTENPCLRNCLKinst2474163LDNABCDENTENPCLRNCLKAND3QAQBQCQDRCOOUTPUTOUTPUTh9h10h11h12OUTPUTOUTPUTQAQBQCQDRCOOUTPUTOUTPUTh13h14h15h16OUTPUTOUTPUT COUNTERAND3inst25COUNTERinst53AND29时59分59秒inst55NOTinst51inst5423时59分59秒NOTinst50AND223时59分59秒inst52接源输入脉冲

4、整点报时电路

图(3) 时位计时电路

控制验证当数字电子钟的输出为59分50秒时,与一个本电路所用的源输入脉冲信号,利用与门的特性输出相应的高低电平接通蜂鸣器实现整点报时。如下图(4)所示:

59分50秒inst3AND6 整点报时AND2OUTPUTpin_name16接源输入脉冲inst4PIN_385、实验步骤

(1)、软件仿真:

根据上述设计,使用Quartus II9.0进行相关原理图的描绘、编译和波形仿真,观察数字电子时钟是否逻辑有误; (2)、硬件仿真:

使用Quartus II9.0对所设计数字电子时钟进行管脚分配与封装(参照老师所给文档,保护、数码管选通电路、硬件连线与管脚配置等),下载到实验板上进行硬件仿真,观察数码管显示,在实验板上进行操作验证是否实现所设计功能。

如不满足实验要求,需反复修改设计,直到满足。

四、实验结果

1、完成数字电子时钟的设计,下载到实验板上硬件仿真实现预期设计。 利用Quartus II9.0进行仿真的波形如下图(5)至图(9)所示:

图(5)秒低位(secl)秒高位(sech)波形正确

图(6) 分低位(minl)波形正确

图(8) 时低位(hourl)波形正确 图(7) 分高位(minh)波形正确

图(9) 时高位(hourh)波形正确

2、完成选做部分:电子钟实现整点报时功能电路的设计,下载到实验板上硬件仿真基本实现预期设计。 3、问题分析及处理

1. 实验开始,波形仿真时观察到时钟各位数字显示不是按照0—9顺序显示的,而且有一定的跳变。经分析是软件设置中高低位对应关系不正确,修改后部分位显示正常;

2. 在1问题基础上,继续分析发现秒到分及分到时的进位逻辑有一定问题。修改后实现基本计时电路设计;

3. 硬件仿真时,起初整点报时仅有一声长鸣,于是将59分50秒的输出与上源输入脉冲,实现了自59分50秒每秒一鸣;

4. 虽已基本达到设计初衷,但本次设计仍然不尽完备,在校位等功能上仍有待完善。

五、课程设计总结或结论

本次实验基本达到预期目标。通过本次实验中综合运用学过的数字电子、可编程逻辑器件等基本知识,培养了我独立设计比较复杂的数字逻辑的能力。同时,我熟悉并初步掌握了使用EDA(电子设计自动化)工具设计数字逻辑的方法,还学会了使用Quartus II9.0软件设计时钟。包括设计输入、编译、软件仿真、下载和硬件仿真等全过程。在实验的过程中,由于思维受限,自己遇到了一系列问题,幸得各位实验指导老师的悉心指导与同学们的热心帮助,实验得以顺利进行。

设计是一个循序渐进的过程。电路的设计中,自己深切体会到了“欲速则不达”之理。起初,自己并未统筹全局,却因部分基本模块设计的较快而洋洋自得,却忽视了综合的优化完善。一次,计时电路在编译无误后却无法显示正确的波形,认为自己逻辑无误的我顿时产生了疑惑,在仔细观察后,我发现了逻辑欠缺,在秒计时电路与分计时电路的连接处仅仅注意到了本部分的使能,而忽略了衔接。找出了错误,我静下心来,先设计每一个功能模块,用软件仿真,调试每个功能

模块,以实现各种功能模块的具体功能,再将各种功能模块连接起来,调试总的系统,完成总体功能的实现。

我的动手能力又有了进一步的提高,我感到十分的高兴。同时学到了课本上没有的东西,也锻炼了自己独立解决问题的能力。这在以后的学习和生活中会有很大的用处。但是我还有不足,按照电路连接实物时,器件的摆放不够科学,最终导致了,只有自己能看懂电路的走向。不过我会在以后的学习中逐步提高,做一个动手能力强的大学生。


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