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实
验
报
告
实验课程：数 字 电 路 实 验
实验名称：可编程时钟控制器—综合设计性课程设计
报告作者：
一、实验目的
山药开沟机
1、掌握组合电路、时序电路、编程器件和任意集成电路的综合使用以及设计方法； 2、掌握具有一定规模的数字系统的设计方法。
二、设计要求
1、设计一个具有能显示时、分、秒计时，6位数字显示的时钟电路； 2、具有快速校时功能，即每按下校时键，即可调整数码管上显示的数字，并具有防颤抖功能；
3、具有模仿电台整点报时功能，在59外室1H分51、53、55、57、59秒时蜂鸣器发出低频声音，00秒发出高频声音；
4、以时钟为基础设计一个工业控制器，用LED发光二极管的亮与灭模拟执行需要完成的任务。
三、实验方案
1、此次实验可用中规模集成电路实现：
要完成以上要求，主要可以分成7部分，秒脉冲发生器、计数电路、译码电路、显示电路、效时电路、控制报时电路工业控制电路。
1）秒脉冲发生单元
我们用晶振产生了0.5秒的脉冲，经过一个74LS163分频为1秒，只需把晶振的输出端接74LS163的时钟，的输出端即为1秒的脉冲了。
2）译码显示电路
数码管使用时、、接高电平。接高位的译码器因为只显示0或1，所以B，C，D接地就行，A输入低电平时显示0，高电平显示1。A等于0时说明数字小于等于9，A接，，使==0，加0二进制码直接转为BCD码。A=1时，数字大于9， ==1，二进制码上加6把二进制码转换为BCD码。
数码管真值表为：
功能 | LT | RBI | BI/RBO | D C B A | A b c d e f g 发票导出 |
0 1 2 ┊ 9 ┊ 15 | H H H ┊ H ┊ H | H × × ┊ × ┊ × | H H H ┊ H ┊ H | 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 ┊ 1 0 0 1 ┊ 1 1 1 1 | 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 ┊ 1 1 1 0 0 1 1 ┊ 0 0 0 0 0 0 1 |
BI RBI LT | × H L | × L × | L L H | × × × × 0 0 0 0 × × × × | 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 |
| | | | | |
3）计数电路
秒脉冲信号经过6个计数器，分别得到“秒”个位、十位，“分”个位、十位和“时”个位、十位。“秒”“分”为六十进制，小时为二十四进制。此部分可使用74LS90或74LS163等实现。
（1）60进制计数器
是由一级10进制计数器，和一级6进制计数器连接构成。采用两片集成电路74LS90串接成“秒”“分”计数器。。
第一级7490的QA和B相连，即组成了十进制计数器。将第一级的 QD作为十进制的进位信号，当第十个脉冲到来时QD由“1”变为“0”送出一个负跳变脉冲，十位计数一次。第二级的QBQC相与后送至两级计数的清零端R0(1)或R0(2)，当十位计数到6个位计数到10即计数到60时，计数器清零，完成六十进制计数。
（种子包装袋2）24进制计数器
24进制的个位与十位之间的进位与六十进制一样，将第一级QD接至第二级的CP输入端即可。将第一级的QC和第二级的QB相与后接至计数器的清零端R0(1)或R0(2)。这样当第一级计数器计到4（0100），第二级计数器计到2（0010），计数器清零，完成24进制计数。
(4）报时控制电路
用不同频率的脉冲实现了51秒，53秒，55秒，57秒和59秒时打铃的响声不同。74LS148的输入端从到分别接，，，，，，，，输出端接一些与非门和与门，最后接一蜂鸣器。电路图如总的电路图中。
5）效时控制电路
效时电路实现对“十”“分”的效准。通过开关设有正常计数和效时位置。效时方法是将秒脉冲分别接到“分”输入和“时”输入，这样可以快速校准。
6）定点报时
用到了RAM62256存储器，它是32K随机存储器有降阻模块15个地址线，8个数据线作为数据写入和读出， ，控制读写信号，当S合上时，有效，数据写入存储器RAM，写入的内容由S01到S71决定。当S打开，读信号有效，数据输出，S0-S7接输出，将选中的单元数据输出，若数据中某位为“1”，则相应的二极管发光，若数据中某位为“0”，则相应的发光二极管不亮。
五 总的电路图
2、利用EDA的方法实现：
由于电路十分复杂，采用中规模集成电路的话将十分繁琐。而如果采用可编程器件，我们可以将走时电路模块、数码管显示驱动模块、校时模块、语音报时控制模块、工业控制模块都集成在一块可编程逻辑器件上，通过使用硬件描述语言VHDL编程。
实现方案框图如下：
以上框图采用“自上而下”的设计方法，将电路分为四大模块（时间设置、走时、响铃、显示）
这种设计数字逻辑电路的方法，使得我们脱离了具体电路的实现方法，而变成通过编程的方法实现所要的电路。
综合上面两种方案，我们选择了使用可编成器件，有以下两点原因：
1、如果采用中规模电路，要使用大量芯片，焊接和连接的工作量过大，并且加大了调试电路的难度，从而使得电路的可靠性大大降低；而如果次采用可编程器件，连线和焊接量大大减少；
2、可编成器件可以通过编写程序，实现许多拓展功能；而用中规模集成电路设计拓展功能时，则增加大量的门电路、导线、开关，同样也会影响电路的可靠性。
当然采用集成芯片需要编写VHDL程序，并用MAX-PLUS开发。
四、芯片介绍：
1、ALTERA MAX7000S：
EPM7128有4个直接输入（INPUT）2、1、84、83和64个I\O引脚，他们即可作为输入，又可作为输出。
TMS、TDI、TDO炫富弟和TCK是系统编程引脚
以下是EMP7128的器件结构图器件结构如下
它由8个相似的逻辑阵列块、一个可编程内连阵列、和多个输入、输出控制块构成
EMP7128S具有以下特点：
1） 高集成密度
高密度可编程逻辑器件是高性能的CMOS E2PROM器件，其规模比较大，能够将许多PAL、GAL集成在一片HDPLD内
2） 速度高、低功耗、抗噪声容限大
3） 在系统编程能力
EMP7128S通过4根编程线，把可编成逻辑芯片置入系统进行编成避免了用编程器来回插拔造成的物理损失
4） 可测试性能力
5） 线或功能
6） 异步时钟、异步清零功能
7） 乘积项共享功能
8） 输出缓冲器多种使能的能力
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