數(shù)字電子鐘設(shè)計

本文主要完成數(shù)字電子鐘的以下功能
1、計時功能（24小時）
2、秒表功能（一個按鍵實現(xiàn)開始暫停，另一個按鍵實現(xiàn)清零功能）
3、鬧鐘功能（設(shè)置鬧鐘以及到時響10秒）
4、校時功能
5、其他功能（清零、加速、星期、八位數(shù)碼管顯示等）

前排提示：前面幾篇文章介紹過的內(nèi)容就不詳細(xì)介紹了，可以看我專欄的前幾篇文章。
PS.工程文件放在最后面

總體設(shè)計

本次設(shè)計主要是在前一篇文章 數(shù)字電子鐘基本功能的實現(xiàn) 的基礎(chǔ)上改編而成的，主要結(jié)構(gòu)不變，分頻器將50MHz分為較低的頻率備用；dig_select負(fù)責(zé)掃描8位數(shù)碼管，sec_select和code_select模塊負(fù)責(zé)對應(yīng)位置的輸出。
**設(shè)計思路：**電路由三個大的模塊和九個小的模塊組成，大的三個模塊分別對應(yīng)時鐘，秒表和鬧鐘功能。九個小的模塊包括分頻模塊、加速模塊、輸出選擇模塊、譯碼器模塊、消抖模塊、鬧鐘判定模塊、鬧鈴播放模塊、位選模塊、各種計數(shù)器模塊等。

一、計時功能

1、分頻模塊電路設(shè)計

（1） 模塊功能
將50MHz模塊分為5000Hz、1000Hz、500Hz、5Hz和1Hz備用
（2） 設(shè)計思路
利用計數(shù)器m100和74390芯片將50MHz頻率的輸入信號逐級分頻
（3） 設(shè)計結(jié)果（電路）

2、分、秒計時模塊（模60計數(shù)）

（1） 模塊功能（計數(shù)、進(jìn)位）
實現(xiàn)模60計數(shù)器計數(shù)、進(jìn)位以及清零功能
（2） 設(shè)計思路
利用73390芯片的雙十進(jìn)制計數(shù)功能，先設(shè)計模100計數(shù)器，到60的時候清零，設(shè)計為模60計數(shù)器
（3） 設(shè)計結(jié)果（電路）

3、小時計時模塊（模24計數(shù)）

（1） 模塊功能
實現(xiàn)模24計數(shù)器計數(shù)進(jìn)位和清零功能
（2） 設(shè)計思路
和模60計數(shù)器類似，將模100計數(shù)器到24的時候清零，設(shè)計為模24計數(shù)器
（3） 設(shè)計結(jié)果（電路）

4、數(shù)碼管動態(tài)顯示模塊

設(shè)計思路：dig_select模塊依次掃描8個數(shù)碼管，同時code_select模塊選擇當(dāng)前數(shù)碼管應(yīng)輸出的數(shù)字或符號。

4.1 掃描模塊cnt6

（1） 模塊功能
實現(xiàn)模6計數(shù)器，動態(tài)掃描6個數(shù)碼管
（2） 設(shè)計思路
利用74390芯片的模10功能，到6的時候截取。
（3） 設(shè)計結(jié)果（電路）

4.2 位選模塊dig_select

（1） 模塊功能
根據(jù)模6計數(shù)結(jié)果，輸出相應(yīng)的數(shù)碼管顯示
（2） 設(shè)計思路
利用74138芯片分配高電平到各個管腳
（3） 設(shè)計結(jié)果（電路）

4.3 數(shù)據(jù)選擇模塊code_select

（1） 模塊功能
從8組數(shù)據(jù)中選擇一組數(shù)據(jù)輸出
（2） 設(shè)計思路
利用747151芯片的8選1數(shù)據(jù)選擇功能，將每一位的數(shù)字的顯示功能分開。
（3） 設(shè)計結(jié)果

4.4 譯碼模塊decoder

（1） 模塊功能
輸入BCD碼，輸出數(shù)碼管的七段碼
（2） 設(shè)計思路
利用7448芯片帶有的譯碼功能，在正常輸出的基礎(chǔ)上，對6、9進(jìn)行補(bǔ)段，并將1111改為輸出一條橫線。
（3） 設(shè)計結(jié)果

4.5 動態(tài)顯示模塊

設(shè)計思路：利用模8計數(shù)器動態(tài)掃描8個數(shù)碼管，同時數(shù)據(jù)選擇器同步輸出對應(yīng)位置的信號。橫線用1111表示，輸出橫線時，decoder輸出g位數(shù)碼管即可

二、秒表功能

（1）模塊功能

實現(xiàn)秒表的設(shè)計，用一個按鈕表示start和end兩種狀態(tài)，實現(xiàn)秒表的計時與暫停功能。用k7實現(xiàn)秒表的清零功能

（2）設(shè)計思路

秒表與時鐘類似，毫秒端用一個模100計數(shù)器，秒端用一個模60計數(shù)器，分端用一個模60計數(shù)器，輸入時鐘信號改為100hz。需用數(shù)據(jù)選擇器設(shè)計一個保持模塊，按一次按鍵切換一次狀態(tài)，實現(xiàn)一個按鈕控制秒表的開始與暫停。

（3）設(shè)計結(jié)果

封裝設(shè)計

整體設(shè)計

保持模塊

計數(shù)模塊Ucnt10

三、鬧鐘功能

（1）模塊功能

實現(xiàn)鬧鐘功能的設(shè)計，實現(xiàn)設(shè)定鬧鐘，并且到達(dá)設(shè)定時間后，發(fā)出鬧鈴“滴滴滴 滴滴滴 滴滴滴”的功能

（2）設(shè)計思路

先設(shè)計一個set_clock端，只有該模塊被選中時其他按鍵才會有效，否則都被set clock端的高電平封鎖，然后依次連接cnt60、cnt60、cnt24模塊，作為鬧鐘顯示的秒位、分位和時位。這三個計數(shù)器的時鐘端除了接收低位來的進(jìn)位信號外，還接收輸入端的信號，這樣就可以實現(xiàn)對每一位的單獨加一操作。之后，將三個計數(shù)器的數(shù)字輸出到比較模塊。
比較模塊同時接收來自時鐘模塊的時間數(shù)據(jù)和來自鬧鐘模塊的鬧鐘時間，利用同或門比較二者，如果時鐘時間與鬧鐘時間相同，則會在接下來的10秒內(nèi)持續(xù)輸出1kHz的信號給音頻模塊。
音頻模塊是由8選1數(shù)據(jù)選擇器和計數(shù)器組成，在接收到時鐘信號后，計數(shù)器開始工作，依次將數(shù)據(jù)選擇器的8個輸入端輸出，這時候?qū)?個輸入端接不同的頻率就可以實現(xiàn)簡單地音頻播放。

（3）設(shè)計結(jié)果

鬧鐘設(shè)定模塊

整體設(shè)計

比較模塊

整體設(shè)計

音頻模塊設(shè)計（實現(xiàn)稍復(fù)雜音頻）

四、校時功能

（1）模塊功能

實現(xiàn)時鐘的校時功能，用四個按鍵分別調(diào)整秒、分、時和星期的設(shè)定。

（2）設(shè)計思路

在計時模塊的基礎(chǔ)上，每一個計數(shù)器加上一個時鐘信號輸入端，通過給時鐘信號輸入端加上升沿，計數(shù)器加一，完成校時功能。

（3）設(shè)計結(jié)果

按鍵消抖模塊（key_debounce模塊）

校時功能設(shè)計

五、其他功能

1、清零功能

（1）模塊功能
實現(xiàn)時間模塊的清零功能
（2）設(shè)計思路
每一個計數(shù)器的清零端通過或門接到開關(guān)，開關(guān)輸入高電平時清零
（3）設(shè)計結(jié)果

內(nèi)部設(shè)計

2、8位數(shù)碼管顯示功能

（1）模塊功能
用8位數(shù)碼管顯示，第1位顯示星期，第2位顯示橫線，剩下6位顯示小時、分鐘、秒。
（2）設(shè)計思路
將模6計數(shù)器改為模8計數(shù)器，dig端連接到8個數(shù)碼管。Code_select模塊的數(shù)據(jù)選擇器加2個狀態(tài)，橫線用1111表示。
（3）設(shè)計結(jié)果
模8計數(shù)器

Code_select

Sec_select

3、暫停與切換模式功能

（1）模塊功能
實現(xiàn)兩種模塊的切換以及時鐘的暫停功能
（2）設(shè)計思路
利用與非門高電平屏蔽另一個輸入的特性，設(shè)計一個mode_select模塊，用一個開關(guān)在三種主要功能之間切換
（3）設(shè)計結(jié)果
模式切換模塊

封裝設(shè)計

4、星期顯示功能

（1）模塊功能
用一位數(shù)字顯示星期
（2）設(shè)計思路
將表示小時的模24計數(shù)器的進(jìn)位端接到模7計數(shù)器上，模7計數(shù)器的輸出表示星期。
（3）設(shè)計結(jié)果
模7計數(shù)器

工程文件鏈接
鏈接：https://pan.baidu.com/s/18fLiH7eJtr_ImVBH0hpvtA
提取碼：2022

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的数电实验 数字电子钟设计 基于quartus 实现计时校时闹钟秒表稍复杂音频 分享电路图设计以及工程文件的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。