毕业设计--基于FPGA的数字时钟设计

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1、 I 基于基于 FPGAFPGA 的数字时钟设计的数字时钟设计 目目 录录 摘 要 错误错误!未定义书签。未定义书签。 Abstract. 错误错误!未定义书签。未定义书签。 第一章 绪论 1 1.1. 选题意义与研究现状 1 1.2. 国内外研究及趋势 1 1.3. 论文结构 2 第二章 编程软件及语言介绍 3 2.1 Quarters II 编程环境介绍 3 2.1.1 菜单栏 . 3 2.1.2 工具栏 . 8 2.1.3 功能仿真流程 . 9 2.2 Verilog HDL 语言介 10 2.2.1 什么是 verilog HDL 语言. 10 2.2.2 主要功能 . 11 第三章

2、数字化时钟系统硬件设计 13 3.1 系统核心板电路分析 13 3.2 系统主板电路分析 15 3.2.1 时钟模块电路 . 15 3.2.2 显示电路 . 15 3.2.3 键盘控制电路 . 17 3.2.4 蜂鸣电路设计 . 17 第四章 数字化时钟系统软件设计 18 4.1 整体方案介绍 18 4.1.1 整体设计描述 . 18 II 4.1.2 整体信号定义 . 19 4.1.3 模块框图 . 20 4.2 分频模块实现 20 4.2.1 分频模块描述 . 20 4.2.2 分频模块设计 . 20 4.2.3 分频模块仿真 . 21 4.3 计时模块实现 21 4.3.1 计时模块描述

3、与实现 21 4.3.2 计时模块仿真 23 4.4 按键处理模块实现 23 4.4.1 按键处理模块描述 . 23 4.4.2 按键去抖处理模块设计 . 24 4.4.3 按键模块去抖仿真 . 24 4.5 闹钟模块实现 25 4.5.1 闹钟模块设计 . 25 4.5.2 闹钟设定模块仿真 . 25 4.6 蜂鸣器模块实现 25 4.6.1 蜂鸣器模块描述 . 25 4.6.2 蜂鸣器模块实现 . 26 4.6.3 蜂鸣器模块仿真 . 27 4.7 显示模块实现 27 4.7.1 显示模块描述 . 27 4.7.2 显示模块实现 . 27 4.7.3 显示模块仿真 . 29 第五章 系统调

4、试及运行结果分析 30 5.1 硬件调试 30 5.2 软件调试 31 5.3 调试过程及结果 31 5.4 调试注意事项 33 III 第六章 总结和展望 34 5.5 总结 34 5.6 展望 34 参考文献 35 致 谢 36 附 录 37 1 第一章第一章 绪论绪论 1.1. 选题意选题意义与研究现状义与研究现状 在这个时间就是金钱的年代里，数字电子钟已成为人们生活中的必需品。目前应用 的数字钟不仅可以实现对年、月、日、时、分、秒的数字显示，还能实现对电子钟所在 地点的温度显示和智能闹钟功能，广泛应用于车站、医院、机场、码头、厕所等公共场 所的时间显示。 随着现场可编程门阵列( fie

5、ld program-mable gate array ，FPGA) 的出现，电 子系统向集成化、大规模和高速度等方向发展的趋势更加明显， 作为可编程的集成度 较高的 ASIC，可在芯片级实现任意数字逻辑电路，从而可以简化硬件电路，提高系统工 作速度，缩短产品研发周期。故利用 FPGA 这一新的技术手段来研究电子钟有重要的现 实意义。设计采用 FPGA 现场可编程技术，运用自顶向下的设计思想设计电子钟。避免 了硬件电路的焊接与调试，而且由于 FPGA 的 I /O 端口丰富，内部逻辑可随意更改，使 得数字电子钟的实现较为方便。 本课题使用 Cyclone EP1C6Q240 的 FPGA 器件

6、，完成实现一个可以计时的数字时钟。 该系统具有显示时、分、秒，智能闹钟，按键实现校准时钟，整点报时等功能。满足人 们得到精确时间以及时间提醒的需求，方便人们生活。 1.2. 国内外研究及趋国内外研究及趋势势 随着人们生活水平的提高和生活节奏的加快，对时间的要求越来越高，精准数字计 时的消费需求也是越来越多。 二十一世纪的今天，最具代表性的计时产品就是电子时钟，它是近代世界钟表业界 的第三次革命。第一次是摆和摆轮游丝的发明，相对稳定的机械振荡频率源使钟表的走 时差从分级缩小到秒级，代表性的产品就是带有摆或摆轮游丝的机械钟或表。第二次革 命是石英晶体振荡器的应用，发明了走时精度更高的石英电子钟表，使钟表的走时月差 从分级缩小到秒级。第三次革命就是单片机数码计时技术的应用，使计时产品的走时日 差从分级缩小到 1/600 万秒，从原有传统指针计时的方式发展为人们日常更为熟悉的夜 光数字显示方式，直观明了，并增加了全自动日期、星期的显示功能，它更符合消费者 的生活需求！因此，电子时钟的出现带来了钟表计时业界跨跃性的进步。 基于 FPGA 的数字时钟设计 2 我国生产的电子时钟有很多种，总