基于cpld的多功能数字时钟实现1

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1、基于CPLD的多功能数字时钟实现何有为沈祖斌(江汉大学数计学院湖北，武汉430056)摘要：基于CPLD的数字时钟，采用原理图方式设计，使用自上而下的思想和模块化思想设计时钟系统，形成一个结构明晰的带有防机械按键抖动的多功能数字时钟。在quartusII9.0平台上编译与仿真，得到正确结果；同时也在ALTERA公司的CPLD芯片EPM240T100C5上验证通过，效果良好计时精准。本文详细介绍该数字时钟系统通过原理图方式实现的全过程，重点介绍动态刷新、功能选择、校时闪烁、防机械按键抖动模块的功能实现。采用原理图设计方式，加强了对数字逻辑器件的熟悉，能全方位锻炼学生能力。关键词：数字钟防抖动

2、原理图校时Abstract：DigitalclockbasedonCPLD,theschematicdesign,usingthetop-downthoughtandtheideaofmodularizationdesignoftheclocksystem,formingastructureclearwithantimachineryjitterofkeysofthemulti-functiondigitalclock.OnthequartusII9platformtocompileandsimulation,gettherightresults,butalsointheALTERAcom

3、pany'sCPLDchipEPM240T100C5verificationthrough,theeffectofgoodtimeaccurate.Thewholeprocessofthedigitalclocksystemisintroducedindetail,andthefunctionofdynamicrefresh,functionselection,flash,andantimechanicalkeyjittermoduleareintroducedindetail.Usingtheprinciplediagramdesignmethod,strengthentheunders

4、tandingofthedigitallogicdevice,canthefullrangeoftrainingstudents'ability.Keywords:digitalclock，Antishake,Schematicdiagram,School1.整体设计方案本系统采用最原始的原理图设计方案，采用原理图设计能最大限度的了解内部电路结构，了解其中的原理构造，清晰易懂，而且在一定程度上很好的强化与锻炼了“数字逻辑”知识。在一般的简易时钟基础上有了比较明显的改进。1.1系统需求分析该时钟主要的功能有：①数字钟采用12h制计时，由4只数码管显示，不同模式下可以显示时分，分秒。②小时和分

5、钟部分具有校时功能，且对分钟校准时，分显示部分闪烁；对小时校准时，小时显示部分闪烁。③具有防机械按键抖动功能，能够基本上消除抖动，从而增强系统稳定性。①外部按键输入不能多于两个，model键用于切换模式，check键用于校时。②当处于时分显示模式时，中间的小数点闪动以此代表秒钟。③以ALTERA公司的EPM240T100C5为硬件基础，要求验证良好，计时精准。1.2系统实现流程如图所示，是该时钟的整体实现流程图，实验板采用CPLD芯片EPM240，它是一个中规模的实验板，有很高的集成性，完全可以完成这个系统的需求。50MHz晶振源分频为1Hz秒、分、时计数电路功能选择电路动态刷新和显示译码

6、电路闪烁电路校时电路防机械按键抖动电路控制电路该时钟的晶振源由实验板自带的50MHz晶振源提供，考虑到系统的特殊性需要一定程度的时间准确性，对50MHz分频得到1Hz的脉冲；然后对其计数，“秒钟”满60清0向分位进一，同样“分”满60进一到“时”，小时采用12小时制，故时满12清零。接着，使用刷新电路对其进行动态刷新，并通过数码管显示出来。对于校时部分，直接通过校时电路对分、时部分进行校时。最后，关于对控制电路的设计，控制电路通过使用模二进制的循环状态机实现显示时分、显示分秒、分钟校时闪烁、小时校时闪烁四种模式循环，不同模式的控制，对模式信号进行处理，从而使MUX进行不同的选择实现显示以及

7、闪烁。关于防抖部分，在每个按键输入处进行消抖处理即可。2.数字钟模块实现在确定整体思路基础后，进行模块化设计，采用模块化设计方便进行局部调整，以及模块的重用，便于开发，节省开发流程。可以进行同步设计而不需要等待某个部分设计好后才进行后续设计，能很好的进行并行开发，缩短开发周期。对于该系统划分为以下几个模块去实现：①分频电路②秒钟计时电路③时钟计时电路④动态刷新和译码显示电路⑤控制电路⑥防机械按键抖动电路⑦闪烁电路⑧校时电