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基于FPGA的数字时钟设计_毕业设计论文
本课题使用Cyclone EP1C6Q240的FPGA器件,完成实现一个可以计时的数字时钟。该系统具有显示时、分、秒,智能闹钟,按键实现校准时钟,整点报时等功能。满足人们得到精确时间以及时间提醒的需求,方便人们生活。
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随着人们生活水平的提高和生活节奏的加快,对时间的要求越来越高,精准数字计时的消费需求也是越来越多。
基于FPGA的数字时钟设计
摘要
本设计为一个多功能的数字时钟,具有时、分、秒计数显示功能,以24小时循环计数;具有校对功能。本设计采用EDA技术,以硬件描述语言Verilog HDL为系统逻辑描述语言设计文件,在QUARTUSII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一个基于FPGA的数字钟。
二十一世纪的今天,最具代表性的计时产品就是电子时钟,它是近代世界钟表业界的第三次革命。第一次是摆和摆轮游丝的发明,相对稳定的机械振荡频率源使钟表的走时差从分级缩小到秒级,代表性的产品就是带有摆或摆轮游丝的机械钟或表。第二次革命是石英晶体振荡器的应用,发明了走时精度更高的石英电子钟表,使钟表的走时月差从分级缩小到秒级。第三次革命就是单片机数码计时技术的应用,使计时产品的走时日差从分级缩小到1/600万秒,从原有传统指针计时的方式发展为人们日常更为熟悉的夜光数字显示方式,直观明了,并增加了全自动日期、星期的显示功能,它更符合消费者的生活需求!因此,电子时钟的出现带来了钟表计时业界跨跃性的进步。
随着现场可编程门阵列( field program-mable gate array ,FPGA) 的出现,电子系统向集成化、大规模和高速度等方向发展的趋势更加明显, 作为可编程的集成度较高的ASIC,可在芯片级实现任意数字逻辑电路,从而可以简化硬件电路,提高系统工作速度,缩短产品研发周期。故利用 FPGA这一新的技术手段来研究电子钟有重要的现实意义。设计采用FPGA现场可编程技术,运用自顶向下的设计思想设计电子钟。避免了硬件电路的焊接与调试,而且由于FPGA的 I /O端口丰富,内部逻辑可随意更改,使得数字电子钟的实现较为方便。
Keywords:digital clock,hardware description language,Verilog HDL,FPGA
第
在这个时间就是金钱的年代里,数字电子钟已成为人们生活中的必需品。目前应用的数字钟不仅可以实现对年、月、日、时、分、秒的数字显示,还能实现对电子钟所在地点的温度显示和智能闹钟功能,广泛应用于车站、医院、机场、码头、厕所等公共场所的时间显示。
系统由时钟模块、控制模块、计时模块、数据译码模块、显示以及组成。经编译和仿真所设计的程序,在可编程逻辑器件上下载验证,本系统能够完成时、分、秒的分别显示,按键进行校准,整点报时,闹钟功能。
关键词:数字时钟,硬件描述语言,Verilog HDL,FPGA
Abstract
The design for a multi-functional digital clock, with hours, minutes and seconds count display to a 24-hour cycle count; have proof functions function. The use of EDA design technology, hardware-description language VHDL description logic means for the system design documents, in QUAETUSII tools environment, a top-down design, by the various modules together build a FPGA-based digital clock. The main system make up of the clock module, control module, time module, data decoding module, display and broadcast module. After compiling the design and simulation procedures, the programmable logic device to download verification, the system can complete the hours, minutes and seconds respectively, using keys to cleared , to calibrating time. And on time alarm and clock for digital clock.
第四章按照设计思路,在联机调试过程中,对时钟系统的不足和缺点进行分析,将调试过程作重点的记录。
第五章对全文的总结,对本系统功能实现以及制作过程中需要注意的方面,及整个系统软件编写中所吸取的经验教训进行论述,同时,也对整个研究应用进行展望。
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2.1
运行环境设计采用quartus II软件实现,因此针对软件需要用到的一些功能在这里进行描述.
第二章从研究任务着手,选择符合设计要求的常用芯片及其它元器件,详细论述了各接口电路的设计与连接,以模块化的形式,整合数字化时钟硬件的设计从小到大,从局部到整体,循序渐进,最终实现一个功能齐全的数字化时钟系统。
第三章根据系统设计要求,着手对数字化时钟系统软件进行功能的实现,将各功能模块有机结合,实现时钟走时,实现闹铃、整点报时附加功能。
我国生产的电子时钟有很多种,总体上来说以研究多功能电子时钟为主,使电子时钟除了原有的显示时间基本功能外,还具有闹铃,报警等功能。商家生产的电子时钟更从质量,价格,实用上考虑,不断的改进电子时钟的设计,使其更加的具有市场。
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第一章详细论述了近些年来,数字化时钟系统研究领域的动态及整个数字化时钟系统的发展状况,同时分析了所面临的问题与解决方案,从而提出了本论文的研究任务。