本设计为个多功能的数字钟，具有时间日期显示功能，以小时循环计数具有校时跑表以及任意时刻闹钟功能。本设计采用技术，以硬件描述语言为系统逻辑描述手段设计文件，在工具软件环境下，采用自顶向下的设计方法，由各个基本模块共同构建了个基于的数字钟。系统主要由主分频模块控制模块时间及其设置模块时间显示动态位选模块显示模块秒表模块日期显示与设置模块闹钟模块等个模块组成。本系统能够完成日期和时间的分别显示，由按键输入进行数字钟的校时清零启停功能。关键词数字钟，硬件描述语言第章前言选题的目的意义课题研究的内容第二章系统总体设计方案数字钟的顶层电路数字钟的工作原理第三章单元电路设计分频模块时钟主控制模块时间及其设置模块时间计数模块时间设置模块时间数据多路选择模块时间显示动态位选模块显示模块跑表模块日期显示与设置模块日期自动工作模块日期设置模块日期控制模块闹钟模块第四章总结与展望总结展望致谢参考文献附录英文原文附录二中文翻译北方民族大学学士学位论文基于的电子钟的设计第页共页第章前言选题的目的意义现代社会的标志之就是信息产品的广泛使用，而且是产品的性能越来越强，复杂程度越来越高，更新步伐越来越快。支撑信息电子产品高速发展的基础就是微电子制造工艺水平的提高和电子产品设计开发技术的发展。前者以微细加工技术为代表，而后者的代表就是电子设计自动化，技术。技术就是以计算机为工具，设计者在软件平台上，用硬件描述语言完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译化简分割综合优化布局布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译逻辑映射和编程下载等工作。技术的出现，极大地提高了电路设计的效率和可操作性，减轻了设计者的劳动强度。而可编程逻辑器件如的应用普及，为数字系统的设计带来了极大的灵活性。这些器件可以通过软件编程而对其硬件结构和工作方式进行重构，从而使得硬件的设计可以如同软件设计那样方便快捷。这切极大地改变了传统的数字系统设计方法设计过程和设计观念，促进了技术的迅速发展。本设计采用的是目前应用最为广泛的硬件描述语言，能支持算法级，寄存器级，逻辑级，开关级系统级和版图级等各个层次的设计和描述进行设计最大的优点是其工艺无关性，这使得工程师在功能设计，逻辑验证阶段可以不必过多考虑门级及工艺实现的具体细节，只需根据系统设计的要求施加不同的约束条件，即可设计出实际电路，因此在实际应用中越来越广泛。是专用的系统集成电路，是种带有逻辑处理的加速处理器。而是特殊的芯片，与其他的芯片相比，它具有设计开发周期短设计制造成本低开发工具先进标准产品无需测试质量稳定以及可实时在线检测等优点。北方民族大学学士学位论文基于的电子钟的设计第页共页钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警定时启闭电路定时开关烘箱通断动力设备，甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些都是以钟表数字化为基础的。近些年，随着科技的发展和社会的进步，人们对数字钟的要求也越来越高，传统的时钟已不能满足人们的需求，因此研究数字钟以及扩大其应用有着非常现实的意义。课题研究的内容本设计主要研究基于的数字钟，要求时间可以小时制或小时制，显示时间和日期。具有校时以及整点报时任意时刻闹钟跑表等功能，可以对时间及日期进行单独校对，使其校正到标准时间。北方民族大学学士学位论文基于的电子钟的设计第页共页第二章系统总体设计方案数字钟的顶层电路将各个主模块综合成数字钟系统，其包括分频模块，时钟主控制模块，时间及其设置模块，时间显示动态位选模块，显示模块，跑表模块，日期显示与设置模块及闹钟模块，该系统顶层电路如图所示。图数字钟顶层电路图北方民族大学学士学位论文基于的电子钟的设计第页共页数字钟的工作原理按键消抖动可编程逻辑器件功能键功能键功能键显示模块图数字钟整体框图功能键用来选择不同的工作模式时间正常显示功能时间调整与显示秒表功能闹钟设置与查看日期显示日期调整与设置。调整键主要用于闹钟设置日期显示与调整秒表时间调整与设置中的位置选择按钮，与功能键配合使用。号键功能模式，即时间调整与设置时，用作时分秒的移位，按下，将会实现时分秒的依次移位，便于在特定位置进行调整号键功能模式，即闹钟设置与查看时，同样用作时分秒的移位，按下，将会实现时分秒的依次移位，便于在特定位置进行调整号键功能模式，即日期调整与设置时，用作月日的移位，按下，将会实现月日的依次移位，便于在特定位置进行调整。调整键主要用于闹钟设置日期显示与调整秒表时间调整与设置中的调整按钮，与功能键配合使用。号键功能模式，即时间调整与设置时，用作时分秒的调整，按下，将会使得当前调整键选择的位置数字增加北方民族大学学士学位论文基于的电子钟的设计第页共页号键功能模式，即闹钟设置与查看时，同样用作时分秒的调整，按下，将会使得当前调整键选择的位置数字增加号键功能模式，即日期调整与设置时，用作月日的移位，按下，将会使得当前调整键选择的位置数字增加。分频电路将的输入信号分频为的计时模块信号源的信号跑表基准时钟信号源和的数码管动态显示扫描频率。秒计数器满后向分计数器进位，分计数器满后向小时计数器进位，小时计数器满后向日期进位。计满后各计数器清零，重新计数。计数器的输出分别经译码器送数码管显示。计时出现误差时，可以用时间设置和日期设置电路调整时间和日期。在控制信号中除了般的校时信号外，还有自动走时使能信号。控制信号由按键输入。显示由数码管完成。北方民族大学学士学位论文基于的电子钟的设计第页共页第三章单元电路设计分频模块该模块完成全局时钟信号分频输出的三种时钟信号。分频电路的流程图如图所示，逻辑框图如图所示。仿真波形图如图所示。开始，输入时钟信号输出时钟信号输出时钟信号结束输出时钟信号是否是是否否图分频电路流程图图分频电路模块逻辑框图北方民族大学学士学位论文基于的电子钟的设计第页共页该电路的程序如下北方民族大学学士学位论文基于的电子钟的设计第页共页北方民族大学学士学位论文基于的电子钟的设计第页共页图分频模块仿真波形图时钟主控制模块该模块实现对各个功能模块的整体控制，包括对时间显示与调整日期显示与调整闹钟显示与调整秒表操作等的控制。主控制电路模块的逻辑框图如图所示。仿真波形图如图所示。图时钟主控制电路模块逻辑框图图时钟主控制模块仿真波形图该模块的程序如下，功能号选择，时间自动显示使能，时间调整与设置使能，跑表功能使能北方民族大学学士学位论文基于的电子钟的设计第页共页，闹钟功能使能，日期显示使能日期调整与设置使能存放功能号时间自动显示时间调整与设置北方民族大学学士学位论文基于的电子钟的设计第页共页跑表闹钟设置北方民族大学学士学位论文基于的电子钟的设计第页共页日期显示日期调整与设置北方民族大学学士学位论文基于的电子钟的设计第页共页时间及其设置模块该模块主要完成时间的自动正常运行与显示，以及在相应的功能号下，实现时间的调整与设置。该模块分为三个小模块时间计数模块时间设置模块和时间数据多路选择模块。该模块顶层电路如图所示图时间及其设置模块顶层电路图该模块逻辑框图如图所示图时间及其设置模块逻辑框图时间计数模块该模块主要完成时间的自动增加与显示功能，即为正常的自动模式运行。该模块分为三个小模块秒计数子模块分计数子模块和时计数子模块。该模块电路图如图所示北方民族大学学士学位论文基于的电子钟的设计第页共页图时间计数模块电路图该模块逻辑框图如图所示。仿真波形图如图所示。图时间计数模块逻辑框图图时间计数模块仿真波形图秒计数子模块逻辑框图如图所示。图秒计数子模块框图是时间显示信号，当时有效是秒脉冲输入端口输出端口是秒时钟的低位，是高位端口是进位输出端口，当秒计数到时输出高电平，其它时候输出低电平。北方民族大学学士学位论文基于的电子钟的设计第页共页分计数子模块的设计原理与秒模块的类似。逻辑框图如图所示。图分计数子模块框图时计数子模块逻辑框图如图所示。图时计数模块框图时间设置模块该模块主要完成对时间的设置相关的闪烁显示控制以及时间中的小时分钟秒等数据的改变，流程图如图所示，逻辑框图如所示，波形仿真图如所示。初始化，将当前时间赋予设置后的时间开始依，按位进行数字调整结束是否是图时间设置模块流程图北方民族大学学士学位论文基于的电子钟的设计第页共页图时间设置模块框图图时间设置模块波形仿真图表时间设置模块的端口说明输入端口功能时间设置使能，当其电平为高时，时间设置有效，调整键与调整键输入信号，当前时间的小时数输入，当前时间的分钟数输入，当前时间的秒数输入输出端口功能，设置时间后的小时数，设置时间后的分钟数，