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大连理工大学本科实验报告
题目：多功能数字时钟设计
课程名称： 数字电路与系统课程设计 学院（系）： 信息与通信工程学院 专 业： 电子信息工程 班 级： 学生姓名： 学 号： 完成日期： 2014年7月16日
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2014 年 7 月 16 日
题目：多功能数字时钟设计
1 设计要求
1) 具有“时”、“分”、“秒”及“模式”的十进制数字显示功能； 2) 具有手动校时、校分功能，并能快速调节、一键复位（复位时间12时00分00秒）； 3) 具有整点报时功能，从00分00秒起，亮灯十秒钟； 4) 具有秒表功能（精确至百分之一秒），具有开关键，可暂停、可一键清零；
5) 具有闹钟功能，手动设置时间，并可快速调节，具有开关键，可一键复位（复位时间12时00分00秒），闹钟时间到亮灯十秒钟进行提醒；
6) 具有倒计时功能（精确至百分之一秒），可手动设置倒计时时间，若无输入，系统默认60秒倒计时，且具有开关键，计时时间到亮灯十秒钟进行提醒，可一键复位（复位时间默认60秒）。
2 设计分析及系统方案设计
2.1 模式选择模块：按键一进行模式选择，并利用数码管显示出当前模式。模式一：时钟显示功能；模式二：时钟调节功能；模式三：闹钟功能；模式四：秒表功能；模式五：倒计时功能。
2.2 数字钟的基本功能部分：包括时、分、秒的显示，手动调时，以及整点报时部分。基本模块是由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器等几部分组成。利用DE2硬件中提供的50MHZ晶振，经过分频得到周期为1s的时钟脉冲。将该信号送入计数器进行计算，并把累加结果以“时”“分”“秒”的形式通过译码器由数码管显示出来。
具有复位按键1，在时钟模式下按下复位键后对时钟进行复位，复位时间12时00分00秒。
进入手动调时功能时，通过按键调节时间，每按下依次按键2，时钟时针加一，按下按键2一秒内未松手，时钟时针每秒钟加十；按键1对分针进行控制，原理与时针相同并通过译码器由七位数码管显示。
从00分00秒开始，数字钟进入整点报时功能（本设计中以一个LED灯代替蜂鸣器，进行报时），亮灯10秒钟进行提示。
2.3 多功能数字钟的秒表功能部分：计时范围从00分00.00秒至59分59.99秒。可由复位键0异步清零，并由开关1控制计时开始与停止。
将DE2硬件中的50MHZ晶振经过分频获得周期为0.01秒的时钟脉冲，将信号送入计数器进行计算，并把累计结果通过译码器由七位数码管显示
2.4 多功能数字钟的闹钟功能部分：进入闹钟功能模式后，通过按键2（设定小时）和按键1（设定分钟）设定闹钟时间，当按下按键一秒内未松手时，可进行快速设定时间。当时钟进入闹钟设定的时间（判断时钟的时信号时针，分针分别与闹钟设定的时信号时针、分针是否相等），则以LED灯连续亮10秒钟进行提示，并由开关0控制闹钟的开和关。
2.5 多功能数字钟的倒计时功能部分：可通过按键3（设定分针）和按键2（设定秒针）
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设定倒计时开始，当按下按键一秒内未松手时，可进行快速设定时间。当没有手动时间设定时，系统默认为60秒倒计时。倒计时的时钟与数字钟的时钟相同，每迎到一个1s时钟上升沿，则计数器减一。计数器减至00时，分钟位、秒钟位保持为00。倒计时结束时（即00分00秒），倒计时信号灯亮10秒钟进行提示，并由开关2控制倒计时的开始于停止。
本设计通过数据选择器控制译码器，使数码管独立显示，各功能之间互不影响。 当mode=“000”时，时钟功能，则对时钟信号进行译码，数码管显示时钟数据； 当mode=“001”时，时间校准功能，则对时钟信号进行译码，数码管显示闹钟数据； 当mode=“010”时，闹钟功能，则对闹钟信号进行译码，数码管显示闹钟信号数据； 当mode=“011”时，秒表功能，则对秒表信号进行译码，数码管显示秒表信号数据。 当mode=“100”时，则倒计时功能，对倒计时钟信号进行译码，数码管显示倒计时信号数据。
系统总体结构框图如下所示： 分频模块 倒计时计数器 LED提醒 秒表 计数器 分频（周期0.01s） 分频（周期0.1s） 报时 闹钟 LED 提醒 分频（周期1s） 时钟 计数器 数据选择器 译码器 数码管显示
3系统以及模块硬件电路设计
3.1分频电路参数计算：
1?50?1000?1000?1s50?1061T??50?1000?100?0.1s 50?1061T??50?1000?10?0.01s50?106T? . . .
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3.2系统硬件电路设计
系统硬件模拟图：
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50MHZ KEY[0] KEY[1] KEY[2] KEY[3] Sw[0] Sw[1] Sw[2] LED[djs] LED[nz] 分别与数码管相连 LED[bs]
3.3系统与引脚分配 接口名称 类型（输入/输出） IN clk IN selectmode IN rst IN add IN dec IN startnz IN startmb IN startdjs OUT lednz OUT leddjs OUT ledbs OUT qss[6] OUT qss[5] OUT qss[4] OUT qss[3] OUT qss[2] OUT qss[1] OUT qss[0] OUT qsg[6] OUT qsg[5] 引脚号 PIN_N2 PIN_W26 PIN_G26 PIN_P23 PIN_N23 PIN_N25 PIN_N26 PIN_P25 PIN_AE23 PIN_AE22 PIN_Y18 PIN_N9 PIN_P9 PIN_L7 PIN_L6 PIN_L9 PIN_L2 PIN_L3 PIN_M4 PIN_M5 说明 晶振50MHz时钟输入 模式选择按键 复位按键 高位设置键 地位设置键 闹钟开关 秒表开关 倒计时开关 闹钟提示灯 倒计时提示灯 整点报时提示灯 时针高位数码管显示 时针低位数码管显示 . . .
大连理工大学数字电路课程设计报告_多功能数字时钟设计说明
