电类综合实验操作记录：Quartus进行多功能数字钟的设计

课程设计可参考：http://www.doc88.com/p-8931275491532.html

 

1.计时电路
秒位，分位

 

1.1 接时钟：控制数值显示的频率

 

1.2 个位满10进位，个位清零：
①Nand2接LDN
Nand2 用于个位满10进1，接入芯片的LDN，LDN作用：LDN为1时，芯片不输出QD，QC，QB，QA二进制转化成的十进制，而换成输出DCBA二进制转化成的十进制数字，可用于秒位满10置0，和分位满6置0
②GND：始终输出低电平0

 

1.3 个位满10进位，分位加1
个位使能端的作用：控制计数器开始计数，连接外部电路箱开关
分位使能端的作用：如果使能端变为1，则表示时钟来了计数芯片开始计数。可以用非门连接到个位的…与非门（条件判断），个位每次满足使en1为1的条件，则时钟信号来了就加1

 

1.4 个位满10，分位满6，分位清零
①Nand3接LDN
Nand3 用于个位满10，分位满6，时位进1，接入芯片的LDN，
LDN作用：LDN为1时，芯片不输出QD，QC，QB，QA二进制转化成的十进制，而换成输出DCBA二进制转化成的十进制数字，可用于秒位满10置0，和分位满6置0

②GND：始终输出低电平0

1.5 个位满10，分位满6，时位进1
分位使能端的作用：如果使能端变为1，则表示时钟来了计数芯片开始计数。可以用非门连接到个位的…与非门（条件判断），个位每次满足使en1为1的条件，则时钟信号来了就加1

 

1.6.输出模块：
三个输出：总线形式：ql[3..0], qh[3..0],qhh[3..0]

 

2.编译：黑色三角形

 

3.simulator 检查运行结果【目的：为了在直接连到外部电路前，先在电脑上进行仿真，检查clock, clear, en信号对芯片的控制是不是成功（成功即达到你想要的效果）】
3.1 实际操作：
①创建一个仿真文件：new-verification-waveform文件 => 右键 insert => finder => all => list => '=>' =>
②修改仿真时间：默认仿真时间是1us（从头到尾的仿真时间）, 可以在edit-end Time中修改为 3us
③逐一检查clock, cr, en信号的输出效果和 控制效果！
i)设置时钟信号：选中clk行，在左侧菜单栏中找到overwrite clock

点击左侧菜单栏，放大，箭头，选中要清零的区域，设置为0

Iii) 设置使能信号：使能信号为0是保持，为1是遇到时钟计数（因为84161遇到clock的功能就是计数）
所以可以通过将en置0，看输出是否保持不变，如果保持不变，则电路控制正确。

Iv) 剩下的为输出端，不用编辑，只需要运行程序，用来检查所设计的电路是否实现想要的功能

v)保存文件

④进行仿真
Processing-simulator
【可以尝试以下两种仿真形式，查看效果
Timing形式：实时仿真
functional形式：只从数学理论角度进行仿真】
先尝试functional,
点击省略号，选中刚刚创建的waveform文件
记住选中overwrite simulation input file… results;
然后点击第一行：generate functional simulation netlist

然后往下拉，点击start，运行后点击open
显示以下结果：

对结果进行分析：

1）ql[0]和ql[3]同时达到1，之后ql[3..0]全部清零，qh[0]变为高电平1，实现秒位满10清零和分位进1功能
2）之后cr信号起作用，qh,qhh,ql在cr=0期间全部为0
3）cr信号结束，秒位从0开始重新计数，满10进1，qh为分位，进到[2]时，遇到en置0，实现保持功能，所以en置0期间，ql,qhh,qhh均保持为当前数字。ql位显示为6表示此时ql[3..0]的二进制转化为十进制后为6。保持信号结束，en重新为1，在当前信号的基础上，继续计数。
4）分位由5变0表示分位满6清零，同时十位+1，表示分位满6进1，说明实现了想要的功能。

5）观察发现
如果是functional仿真的话：各个信号和时钟信号之间的关系，每个信号如果有累加，则+1发生在时钟脉冲的上升边沿。
如果是Timing实时仿真的话：则+不会发生在时钟脉冲的上升边沿，并且波形不干净，从9到0之间的信号会夹杂一些杂质信号，这是由于由0111转变为1000时，四个二进制数字不能够同时转变，转变肯定会有先后，所以会夹杂其他比如6，4，2等等的数值
=>所以在电路设计中会有采用循环码而不是二进制码的原因。

⑤回到原理图，对所设计的电路进行封装，封装成小模块。
File- create&update - （第二个）create symbol files , 保存为test1.bsf文件（名字可以随便取）

⑥如何找到已封装的模块：
关闭所有文件；
File-new-创建原理图文件- 双击csf文件空白处-出现libraries-project-test1， 得到所封装的模块；用所封装的模块时，注意需要重新接外部输入输出端口，

 

2.分配引脚
菜单栏Assignment-pin，双击location一列对应空格，出现下拉的黑色三角形，对应分配引脚的文件进行分配即可（location是选择FPGA管脚的编号 ）

之后通过操纵外部实验板的开关，信号就可以通过对应的FPGA的管脚输入到内部的程序中，实现程序的功能。【开关往上为0，往下为1】