馬寧 劉佳輝 譚月潔 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)
數(shù)字電子時(shí)鐘是典型的時(shí)序邏輯電路,在日常生活中有著廣泛的作用。拿VHDL 硬件編程語言實(shí)現(xiàn)數(shù)字電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì),相比于其他設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)途徑來說可移植性強(qiáng),易于共享和復(fù)用,有更大的借鑒實(shí)用價(jià)值。
分別將各功能模塊:分頻模塊,計(jì)時(shí)模塊,報(bào)時(shí)模塊,掃描譯碼顯示模塊單獨(dú)寫出,編譯仿真之后生成對應(yīng)的模塊的模擬元件,將模擬元件作為底層文件放在一個文件夾里,用元件例化component 語句編寫數(shù)字鐘整體系統(tǒng)。
1.分頻模塊:為了得到1HZ 的秒信號的輸入,需要對輸出信號進(jìn)行分頻,實(shí)現(xiàn)分頻器的電路是計(jì)數(shù)器電路(采用多級二進(jìn)制計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)),采用的是100 倍分頻,經(jīng)過三次分頻即可得到1s 的時(shí)鐘信號。
2.計(jì)時(shí)模塊:計(jì)時(shí)模塊由三部分組成:秒計(jì)時(shí)器、分計(jì)時(shí)器和時(shí)計(jì)時(shí)器。秒、分計(jì)時(shí)器采用的六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器,小時(shí)計(jì)時(shí)器采用的二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器,將計(jì)數(shù)器輸入輸出端邏輯相連即可構(gòu)成秒、分、時(shí)的計(jì)數(shù),實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能的進(jìn)制計(jì)數(shù)器。秒脈沖信號通過計(jì)數(shù)器,可分別得到秒的個位、十位,分的個位、十位,以及時(shí)的個位、十位的計(jì)時(shí)。60 秒為1 分,60 分為1 小時(shí),24 小時(shí)為一天的計(jì)數(shù)周期。
3.報(bào)時(shí)模塊:報(bào)時(shí)模塊的功能是當(dāng)整點(diǎn)時(shí)即將min 作為模塊的輸入信號,min1=00,min2=00 時(shí),alarm 輸出高電平,并且持續(xù)一分鐘。alarm 在0 分時(shí)輸出高電平,并且持續(xù)至min 的值不為0。
4.掃描譯碼顯示模塊:將數(shù)字鐘的和計(jì)時(shí)狀態(tài)直觀清晰的通過數(shù)碼管反應(yīng)出來。
5.整體設(shè)計(jì):將以上模塊作為底層文件,并用原件例化語句編寫頂層設(shè)計(jì)的程序,通過 PORT MAP 語句將各模塊對應(yīng)的引腳正確連接起來。
本電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)拿VHDL 語言成功的實(shí)現(xiàn)了計(jì)時(shí)功能,重置時(shí)間功能,清零功能以及整點(diǎn)報(bào)時(shí)的功能,但在功能實(shí)現(xiàn)上仍有需要完善的地方,計(jì)時(shí)功能還能實(shí)現(xiàn)年月日的計(jì)時(shí),整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能能繼續(xù)改進(jìn)成鬧鐘功能。但是掌握了設(shè)計(jì)的原理和基本思路為以后的工作打下了良好的基礎(chǔ),提供了有效參考。