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1、w凑马-#场帛X4W凝vaa人丄 ISiimAiNn N”丄9NV I X!ss-assflSHL 己霊寻-duumiLi _oy-i一、设计任务设计一台能显示时、分、秒的数字钟。具体要求如下：(1) 由实验箱上的时钟信号经分频产生秒脉冲；(2) 计时计数器用24进制计时电路；(3) 可手动校时，能分别进行时、分的校正；(4) 整点报时；选做：可设置闹时功能，当计时计到预定时间时，扬声器发出闹铃信号，闹铃时 间为4s，并可提前终止闹铃。二、试验目的(1) 掌握时十进制、六进制和二十四进制计数器的设计方法。(2) 掌握多位计数器相连的设计方法。(3) 掌握多位共阴极扫描显示数码管的驱动及编码。三
2、、总体设计方案本数字系统实现数字钟的根本的计时功能，输入8Hz的时钟，通过分频产生 1Hz的时钟信号，采用24/12小时制计时，能显示时、分、秒。本系统还具有校 正功能，可以进行时分的校时，当计时器运行到59分59秒开始报时，另外还可 以设定闹钟，当按下闹铃开关时，可在规定时间闹铃，当开关复位时，闹铃停止。本数字钟实际上是一个对频率(1Hz)进行计数的计数电路。由于计数的起始 时间不可能与标准时间一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时分频后的 1Hz时间信号必须做到准确稳定。通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。 数字钟的根本组成本数字钟的实现可分为以下几个模块：(1) 秒计数模块：秒计数，
3、在频率为1Hz的时钟下以60次为循环计数，并 产生进位信号影响分计数；(2) 分计数模块：分计数，在秒进位信号为高电平时，计数一次，同样以 60次为一个循环计数，同时产生分进位信号影响时计数；(3) 时计数模块：时计数，在分进位信号为高电平时，计数一次，以24/12 次为一个循环计数；(4) 频率产生模块：产生8Hz的计数频率，通过分频得到1 Hz频率；(5) 时间显示模块：数码管通过动态显示，同时进行一定频率的扫描显示 时，分，秒。(6) 时间设置模块：设置调试使能端，可以调时，分，秒。根本功能是在 使能端为高电平时，可以使时和、分和秒循环计数；(7) 整点报时模块：在秒计数到50秒时，同时
4、分计数到59分开始，蜂鸣 器产生四个时钟周期的鸣叫，到整点是产生两个时钟周期的鸣叫。(8) 闹钟模块：在设定闹钟闹铃时间后，当闹钟使能端有效时，可在闹铃 时间闹铃，通过人工拨0后停闹。一个根本的数字钟电路主要由译码显示器、“时，“分，“秒计数器 和定时器组成。干电路系统由秒信号发生器、“时，“分，“秒计数器、 译码器及显示器、电路组成。分频器电路：通常，数字钟的晶体振荡器输出频率较高，为了得到1Hz的秒 信号输入，需要对振荡器的输出信号进行分频。通常实现分频器的电路是计数器 电路，当计数满时那么产生相应的跳变，从而得到想要的的分频后频率。时间计数单元：时间计数单元有时计数、分计数和秒计数等几个
5、局部。时计 数单元一般为12进制计数器或24进制计数器。译码驱动及显示单元：计数器实现了对时间的累计以8421BCD码形式输出， 为了将计数器输出的8421BCD码显示出来。试验箱上有几种模式可供选择，选择 模式5那么自带有显示译码器，代码中就可以直接送四位bed码给相应端口就行。校时电源电路：当重新接通电源或走时出现误差时都需要对时间进行校正。 通常，校正时间的方法是：首先截断正常的计数通路，然后再进行人工出触发计 数将高电平信号加到需要校正的计数单元的输入端，相应的时分秒数值随着时钟 脉冲信号跳变，校正好后，再按下使能键变为低电平，转入正常计时状态。整点报时电路:一般时钟都应具备整点报时电
6、路功能，即在时间出现整点时, 数字钟会自动报时，以示提醒。其作用方式是发出连续的或有节奏的音频声波， 较复杂的也可以是实时语音提示。本设计的总体设计原理结构框图如下:图1数字钟的系统框图该系统由振荡器、分频器、“时、分、秒计数器、译码器及显示器、校时 电路、整点报时电路等组成。石英晶体振荡器和分频器产生整个系统的时基信号， 它直接决定计时系统的精度。“秒计数器采用六十进制计数器，每累计60秒向 “分计数器进位；“分计数器采用六十进制计数器，每累计60分向“时计数 器进位；“时计数器采用二十四进制计数器，按照“24翻1 规律计数。“时、 分、秒计数器的输出经译码器送显示器显示。校时电路用来当计时
7、出现误差时 对“时、分、秒进行校对调整。整点报时电路是根据计时系统的输出状态产生 脉冲信号，然后去触发音频发生器实现报时。本程序实现的功能并不复杂，故本课程设计并未采用例化语句，而是将各个 模块的功能整合到一起，采用一个结构体多个进程来实现。四、调试过程程序完成后，首先要做的便是仿真，观察仿真图，改变相应的输入参数值看 是否到达所要求的结果。输入时钟信号如下:o cJ ps10.卩 itsSO p ns120. fD nsISO 卩 ns200. 0 tit3 ps J i1=LkLE 1rLrLrL n-LrLrL LTT rLrLnrLcoatB :庄hoar LB KX(MXKKLt|
8、liD*a-2B曲；MXKK每i* 13匡mini 111E KX13 mi nl c.B KX(XXXKE I=1B i2Es3B i427El SQCOJld.1B皤XXXKsa-zandSB KK33:37setB i033 :相应的产生仿真图如下:A-+UseVtLuk20JSj LT1-DB 1奇IEU rti m hL oB 13TuitB i乩125 m31125 nsi| -|Pairter羽関 mInhereDps：ErdMatfnTintBar32D D niEU D niTEGU diI . E；j範口01(11)1 ijfmiJtnOdtnCnXn i 矽 li Lji
9、JtiiM期血卫(血)0山|范 i单00血獅|0：陨血1炖为山 iRW：、 (BOOwmtfifl1-1n.1 ! 11r11厂厂厂rin亠1LJ-n rL r-u rn rLJLj-l t-lmLUmoi3QuniJCOLOXKOO妙 10：闻丁从图中可以看出，仿真结果正常，分秒可以正常跳变。其它功能也同样可以通过更改输入参数来观察输出的仿真结果，从而查看实现的功能。如下所示:Maiter 1 Qar0 py * Potibsf：1 4 usInter i/sl:1QlhSfart:3 L| n=52.町clkLc outEl OLB I.0EniiiLteSIL4oL OLB OL0 cl
10、 howE 曰 nim Ldlwnimiivi 测nwiwn 唧i唧nwiuwm 轉nun阿nimiHwiiwvMnRniwwM顾胸 iiviBi 丽 刖OMOIMIOmo(553WoMn5Lj|1|1 1|KOO11讥：CU L汀绅li i(5Licij5i问辽灿 i 谍iTEO:OMlam001QzzcOlXXl为1疏E OCB OLI or从图中可以看出，闹铃功能正常实现。图中实现的是调节分位的时间，其它 位的时间调节方法一致。日言N -UTi ftVfiJ.UA0 r3CichangeB i21clklB IcoutB l铮呂r+ll horn-1B 匚冠吕I1 hom-ZE 匚：1 1：13 mim telB OL14.3B la 15-FB l3 IB 1 E l2 IT. . . 0 E i邱吕l mini tsZB OC|*23reolE l0-24siB I0125e
