數字電子鐘設計

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

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

總體設計

本次設計主要是在前一篇文章 數字電子鐘基本功能的實現 的基礎上改編而成的，主要結構不變，分頻器將50MHz分為較低的頻率備用；dig_select負責掃描8位數碼管，sec_select和code_select模塊負責對應位置的輸出。
**設計思路：**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、各種計數器模塊等。

一、計時功能

1、分頻模塊電路設計

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

2、分、秒計時模塊（模60計數）

（1） 模塊功能（計數、進位）
實現模60計數器計數、進位以及清零功能
（2） 設計思路
利用73390芯片的雙十進制計數功能，先設計模100計數器，到60的時候清零，設計為模60計數器
（3） 設計結果（電路）

3、小時計時模塊（模24計數）

（1） 模塊功能
實現模24計數器計數進位和清零功能
（2） 設計思路
和模60計數器類似，將模100計數器到24的時候清零，設計為模24計數器
（3） 設計結果（電路）

4、數碼管動態顯示模塊

設計思路：dig_select模塊依次掃描8個數碼管，同時code_select模塊選擇當前數碼管應輸出的數字或符號。

4.1 掃描模塊cnt6

（1） 模塊功能
實現模6計數器，動態掃描6個數碼管
（2） 設計思路
利用74390芯片的模10功能，到6的時候截取。
（3） 設計結果（電路）

4.2 位選模塊dig_select

（1） 模塊功能
根據模6計數結果，輸出相應的數碼管顯示
（2） 設計思路
利用74138芯片分配高電平到各個管腳
（3） 設計結果（電路）

4.3 數據選擇模塊code_select

（1） 模塊功能
從8組數據中選擇一組數據輸出
（2） 設計思路
利用747151芯片的8選1數據選擇功能，將每一位的數字的顯示功能分開。
（3） 設計結果

4.4 譯碼模塊decoder

（1） 模塊功能
輸入BCD碼，輸出數碼管的七段碼
（2） 設計思路
利用7448芯片帶有的譯碼功能，在正常輸出的基礎上，對6、9進行補段，并將1111改為輸出一條橫線。
（3） 設計結果

4.5 動態顯示模塊

設計思路：利用模8計數器動態掃描8個數碼管，同時數據選擇器同步輸出對應位置的信號。橫線用1111表示，輸出橫線時，decoder輸出g位數碼管即可

二、秒表功能

（1）模塊功能

實現秒表的設計，用一個按鈕表示start和end兩種狀態，實現秒表的計時與暫停功能。用k7實現秒表的清零功能

（2）設計思路

秒表與時鐘類似，毫秒端用一個模100計數器，秒端用一個模60計數器，分端用一個模60計數器，輸入時鐘信號改為100hz。需用數據選擇器設計一個保持模塊，按一次按鍵切換一次狀態，實現一個按鈕控制秒表的開始與暫停。

（3）設計結果

封裝設計

整體設計

保持模塊

計數模塊Ucnt10

三、鬧鐘功能

（1）模塊功能

實現鬧鐘功能的設計，實現設定鬧鐘，并且到達設定時間后，發出鬧鈴“滴滴滴 滴滴滴 滴滴滴”的功能

（2）設計思路

先設計一個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。這三個計數器的時鐘端除了接收低位來的進位信號外，還接收輸入端的信號，這樣就可以實現對每一位的單獨加一操作。之后，將三個計數器的數字輸出到比較模塊。
比較模塊同時接收來自時鐘模塊的時間數據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秒內持續輸出1kHz的信號給音頻模塊。
音頻模塊是由8選1數據選擇器和計數器組成，在接收到時鐘信號后，計數器開始工作，依次將數據選擇器的8個輸入端輸出，這時候將8個輸入端接不同的頻率就可以實現簡單地音頻播放。

（3）設計結果

鬧鐘設定模塊

整體設計

比較模塊

整體設計

音頻模塊設計（實現稍復雜音頻）

四、校時功能

（1）模塊功能

實現時鐘的校時功能，用四個按鍵分別調整秒、分、時和星期的設定。

（2）設計思路

在計時模塊的基礎上，每一個計數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，計數器加一，完成校時功能。

（3）設計結果

按鍵消抖模塊（key_debounce模塊）

校時功能設計

五、其他功能

1、清零功能

（1）模塊功能
實現時間模塊的清零功能
（2）設計思路
每一個計數器的清零端通過或門接到開關，開關輸入高電平時清零
（3）設計結果

內部設計

2、8位數碼管顯示功能

（1）模塊功能
用8位數碼管顯示，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）設計思路
將模6計數器改為模8計數器，dig端連接到8個數碼管。Code_select模塊的數據選擇器加2個狀態，橫線用1111表示。
（3）設計結果
模8計數器

Code_select

Sec_select

3、暫停與切換模式功能

（1）模塊功能
實現兩種模塊的切換以及時鐘的暫停功能
（2）設計思路
利用與非門高電平屏蔽另一個輸入的特性，設計一個mode_select模塊，用一個開關在三種主要功能之間切換
（3）設計結果
模式切換模塊

封裝設計

4、星期顯示功能

（1）模塊功能
用一位數字顯示星期
（2）設計思路
將表示小時的模24計數器的進位端接到模7計數器上，模7計數器的輸出表示星期。
（3）設計結果
模7計數器

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

總結

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容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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