成都信息工程学院数字电路综合设计报告
课程名称：乐曲演奏电路综合设计系部：信息安全工程学院
专业班级：信对121
学生姓名：罗星
学号：2012123015
指导教师：邓娜曾祥萍龚一光
一. 设计要求 (3)
二. 系统概述及工作原理 (3)
2.1系统概述 (3)
2.2工作原理 (3)
2.2.1乐曲发声原理 (3)
2.2.2硬件电路发声原理 (4)
三. 设计的具体实现 (4)
3.1单元电路设计与分析 (5)
3.1.1十分频器 (5)
3.1.2数控分频器 (6)
3.1.3分频预置数器 (7)
3.1.4 lpm_connter的设置 (9)
3.2音乐演奏电路的总体工作原理，时钟和音乐节拍的控制关系 (11)
3.2.1总体工作原理 (11)
3.2.2时钟和音乐节拍的控制关系 (11)
3.3调试及运行 (11)
3.3.1运行结果 (11)
3.3.2扩展为其他音乐的方法 (11)
四．心得体会及建议 (12)
基于FPGA的音乐演奏电路设计
一.设计要求
1. 设计一个乐曲硬件演奏电路，通过数字逻辑电路控制蜂鸣器演奏指定的乐曲；
2. 使用数字电路实验板上的FPGA器件（EP1C3T144C8）作为硬件电路平台，使用板载的交流蜂鸣器作为发声元件；
3. 在QuartusII环境下，将各单元电路按各自对应关系相互连接，构成乐曲硬件演奏电路，进行编译及仿真；
4. 将设计下载到实验板上验证乐曲演奏的效果。
二.系统概述及工作原理
2.1系统概述
该系统主要由十分频器，数控分频器，分频预置数器，计数器等构成。
整体电路框图如图一：
图1
2.2工作原理
2.2.1乐曲发声原理
1.乐曲中的每一音符对应着一个特定的频率，要想FPGA发出不同音符的音调，
实际上只要控制它输出相应音符的频率即可。
2.乐曲都是由一连串的音符组成，因此按照乐曲的乐谱依次输出这些音符所对应的频率，就可以在喇叭上连续地发出各个音符的音调。
3.组成乐曲的每个音符持续的时间是乐曲能够连续演奏所需要的另一个基本要素。
4.音律与频率对照表如图2：
图2
2.2.2硬件电路发声原理
声音的频谱范围约在几十到几kHz，若能利用程序来控制FPGA芯片某个引脚按照一定的顺序输出一定频率的矩形波，接上喇叭就能发出相应频率的声音。模型如图3：
图3
三.设计的具体实现
3.1单元电路设计与分析
3.1.1十分频器
用VHDL语言设计10分频器,代码如下：
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITY Freq IS
PORT(Clk_10M : IN STD_LOGIC;
clk_1MHz : OUT STD_LOGIC);
END Freq;
ARCHITECTURE Behv OF Freq IS
BEGIN
DivideCLK:PROCESS(Clk_10M)
VARIABLE Count:INTEGER RANGE 0 TO 9; BEGIN
IF Clk_10M'EVENT AND Clk_10M='1' THEN IF Count < 10 THEN
clk_1MHz <= '0';
Count := Count + 1;
ELSE
clk_1MHz <='1';
Count := 0 ;
END IF;
END IF;
END PROCESS DivideCLK;
END Behv;
编译成功之后，生成逻辑器件：
图4
3.1.2数控分频器
产生各音符所需的频率可用数控分频器实现，将较高频率的信号输入数控分频器，数控分频器在与相应音符对应的分频预置数的控制下，就可产生所对应音符的信号频率。若基准频率采用1MHz ，则使用11位数控分频器即可满足要求。输出信号的频率与分频预置数的关系如下：
其中fm 为音阶对应的频率，x 为产生该频率在数控分频器里对应的预置数。 用VHDL 语言设计数控分频器,代码如下： LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY DigFreq IS
PORT(Clk_1MHZ :IN STD_LOGIC;
Tone :IN STD_LOGIC_VECTOR(10 DOWNTO 0); Spks :buffer STD_LOGIC); END DigFreq;
ARCHITECTURE Behv OF DigFreq IS BEGIN
GenSpks:PROCESS(Clk_1MHz,Tone)
VARIABLE SetCount:STD_LOGIC_VECTOR(10 DOWNTO 0); BEGIN
IF Clk_1MHz'EVENT AND Clk_1MHZ='1' THEN IF SetCount = 16#7FF# THEN SetCount := Tone; Spks <= '1'; ELSE
SetCount :=SetCount + 1; Spks <= '0'; END IF; END IF;
END PROCESS GenSpks; END Behv;
编译成功后。生成逻辑器件：
6
1020472m
x f =-
?
图5
3.1.3分频预置数器
分频预置数器：是乐曲简谱码对应的分频预置数查表电路，它提供了每个音符所对应的分频预置数。预置数如下图：
图6
代码实现如下:
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
entity lx015 is
port(index:in std_logic_VECTOR(0 to 5);
Tone:out INTEGER RANGE 0 TO 2047);
end entity lx015;
architecture art of lx015 is
begin
PROCESS(index)
begin
case index is
when "000000"=>Tone<=1091;
when "000001"=>Tone<=1091;
when "000010"=>Tone<=1195;
when "000011"=>Tone<=1195;
when "000101"=>Tone<=1288; when "000110"=>Tone<=1091; when "000111"=>Tone<=1091; when "001000"=>Tone<=1091; when "001001"=>Tone<=1091; when "001010"=>Tone<=1195; when "001011"=>Tone<=1195; when "001100"=>Tone<=1288; when "001101"=>Tone<=1288; when "001110"=>Tone<=1091; when "001111"=>Tone<=1091; when "010000"=>Tone<=1288; when "010001"=>Tone<=1288; when "010010"=>Tone<=1331; when "010011"=>Tone<=1331; when "010100"=>Tone<=1409; when "010101"=>Tone<=1409; when "010110"=>Tone<=1409; when "010111"=>Tone<=1409; when "011000"=>Tone<=1288; when "011001"=>Tone<=1288; when "011010"=>Tone<=1331; when "011011"=>Tone<=1331; when "011100"=>Tone<=1409; when "011101"=>Tone<=1409; when "011110"=>Tone<=1409; when "011111"=>Tone<=1409; when "100000"=>Tone<=1409; when "100001"=>Tone<=1479; when "100010"=>Tone<=1409; when "100011"=>Tone<=1331; when "100100"=>Tone<=1288; when "100101"=>Tone<=1288; when "100110"=>Tone<=1091; when "100111"=>Tone<=1091; when "101000"=>Tone<=1409; when "101001"=>Tone<=1479; when "101010"=>Tone<=1409; when "101011"=>Tone<=1331; when "101100"=>Tone<=1288; when "101101"=>Tone<=1288; when "101110"=>Tone<=1091; when "101111"=>Tone<=1091;
when "110001"=>Tone<=1091;
when "110010"=>Tone<=1409;
when "110011"=>Tone<=1409;
when "110100"=>Tone<=1091;
when "110101"=>Tone<=1091;
when "110110"=>Tone<=1091;
when "110111"=>Tone<=1091;
when "111000"=>Tone<=1091;
when "111001"=>Tone<=1091;
when "111010"=>Tone<=1409;
when "111011"=>Tone<=1409;
when "111100"=>Tone<=1091;
when "111101"=>Tone<=1091;
when "111110"=>Tone<=1091;
when "111111"=>Tone<=1091;
end case;
end process;
end art;
编译成功生成逻辑器件：
图7
3.1.4 lpm_connter的设置
1.找到lpm_counter宏功能单元器件，开始设置。
2.选中VHDL，点击next
3.将输出总线宽度设置为6 bits
图8 5.将图中改为模8的计数器
图9 生成逻辑器件：
图10
3.2音乐演奏电路的总体工作原理，时钟和音乐节拍的控制关系3.2.1总体工作原理
每个音符的频率值及其所持续的时间是乐曲持续演奏所需的基本数据。所以只要控制输出到扬声器的激励信号的频率高低和持续时间，就能使蜂鸣器发出持续的乐曲。
3.2.2时钟和音乐节拍的控制关系
本次乐曲为《两只老虎》，计数时钟信号作为输出音符快慢的控制信号，时钟快时输出节拍速度就快，演奏速度也快。反之，则慢。
3.3调试及运行
3.3.1运行结果
通过听老师的讲解，和动手实践，结合书本知识，《两只老虎》成功演奏。
3.3.2扩展为其他音乐的方法
可以通过修改分频预置数器模块内的预置数来实现其他乐曲的演奏。
四．心得体会及建议
通过本次综合设计，我掌握了集成工具软件QuartusⅡ的使用，了解了基于PLD的EDA设计流程，学会了使用QuartusⅡ原理图方式进行数字逻辑电路设计方式。
通过问老师和同学问题，我也掌握了数电的基础知识，在同学的帮助下，我体会到了什么是交流合作，大家一起交流经验，让每个同学都认真完成了本次设计实验。同时我也发现了我自己知识不是很扎实，以后学习应该踏踏实实。
数字电路课程设计题目选编 1、基于DC4011水箱水位自动控制器的设计与实现 简介及要求：水箱水位自动控制器，电路采用CD4011 四与非门作为处理芯片。要求能够实现如下功能：水 箱中的水位低于预定的水位时，自动启动水泵抽水； 而当水箱中的水位达到预定的高水位时，使水泵停止 抽水，始终保持水箱中有一定的水，既不会干，也不 会溢，非常的实用而且方便。 2、基于CD4011声控、光控延时开关的设计与实现 简介及要求：要求电路以CD4011作为中心元件，结合外围 电路，实现以下功能：在白天或光线较亮时,节电开关呈关闭 状态,灯不亮；夜间或光线较暗时，节电开关呈预备工作状态， 当有人经过该开关附近时，脚步声、说话声、拍手声等都能开 启节电开关。灯亮后经过40秒左右的延时节电开关自动关闭， 灯灭。 3、基于CD4011红外感应开关的设计与实现 在一些公共场所里，诸如自动干手机、自动取票机等，只要人手在机器前面一晃，机器便被启动，延时一段时间后自动关闭，使用起来非常方便。要求用CD4011设计有此功能的红外线感应开关。 4、基于CD4011红外线对射报警器的设计与实现 设计一款利用红 外线进行布防的防盗 报警系统，利用多谐振 荡器作为红外线发射 器的驱动电路，驱动红 外发射管，向布防区内 发射红外线，接收端利用专用的红外线接收器件对发射的 红外线信号进行接收，经放大电路进行信号放大及整形， 以CD4011作为逻辑处理器，控制报警电路及复位电路，电
路中设有报警信号锁定功能，即使现场的入侵人员走开，报警电路也将一直报警，直到人为解除后方能取消报警。 5、基于CD4069无线音乐门铃的设计与实现 音乐门铃已为人们所熟知，在一些住宅楼中都 装有音乐门铃，当有客人来访时，只要按下门铃按 钮，就会发出“叮咚”的声音或是播放一首乐曲， 然而在一些已装修好的室内，若是装上有线门铃， 由于必须布线，从而破坏装修，让人感到非常麻烦。 采用CD4069设计一款无线音乐门铃，发射按键与接 收机间采用了无线方式传输信息。 6、基于时基电路555“叮咚”门铃的设计与实现 用NE555集成电路设计、制作一个“叮咚”门铃，使该装置能够 发出音色比较动听的“叮咚”声。 7、基于CD4511数显八路抢答器的设计与实现 CD4511是一块含BCD-7段锁存、译码、驱动电路于一体的集成 电路。设计一款基于CD4511八路抢答器，该电路包括抢答，编 码，优先，锁存，数显和复位。 8、基于NE555+CD4017流水彩灯的设计与实现 以NE555和CD4017为核心，设计制作一个流水彩灯，使之通 过调节电位器旋钮，可调整彩灯的流动速度。 9、基于用CD4067、CD4013、 NE555跑马灯的设计与实 现
6.6 数字电路综合设计 6.6.1汽车尾灯控制电路 1. 要求：假设汽车尾部左右两侧各有三个指示灯(用发光二极管模拟)，要求汽车正常运行时指示灯全灭；右转弯时，右侧3个指示灯按右循环顺序点亮；左转弯时左侧三个指示灯按左循环顺序点亮；临时刹车时所有指示灯同时闪烁。2．电路设计： (1)列出尾灯和汽车运行状态表如表6.1所示 (2)总体框图：由于汽车左或右转弯时，三个指示灯循环点亮，所以用三进制计数器控制译码器电路顺序输出低电平，从而控制尾灯按要求点亮。由此得出在每种运行状态下，各指示灯和各给定条件(S1、S0、CP、Q1、Q0)的关系，即逻辑功能表(如表6-2所示(表中0表示灯灭，1表示灯亮)。 由表6-2得总体框图如图6.6-1所示 图6.6-1汽车尾灯控制电路原理框图
(3)单元电路设计 三进制计数器电路可根据表6-2由双J—K触发器74LS76构成。 汽车尾灯控制电路如图6.6-2所示，其显示驱动电路由6个发光二极管构成；译码电路由3—8线译码器74LSl38和6个和门构成。74LSl38的三个输入端A2、A1、A0分别接S1、Q1、Q0，而Q1Q0是三进制计数器的输出端。当S1＝0，使能信号A=G=1，计数器的状态为00，01，10时，74LSl38对应的输出端 Y、１Y、２Y依次为0有效(３Y、４Y、５Y信号为“1” ０ 无效)，反相器G1—G3的输出端也依次为0，故指示灯D1→D2→D3按顺序点亮，示意汽车右转弯。若上述条件不变，而S1＝1，则74LSl38对应的输出端 Y、５Y、６Y依次为0有 ４ 效，即反相器G4～G6的输出端依次为0，故指示灯D4→D5→D6按顺序点亮，示意汽车左转弯。当G＝0，A=1时，74LSl38的输出端全为1，G6～G1的输出端也全为1，指示灯全灭；当G＝0，A＝CP时，指示灯随CP的频率闪烁。 对于开关控制电路，设74LSl38和显示驱动电路的使能
. 数字钟设计实验报告 专业:通信工程 :王婧 班级:111041B 学号:111041226 .
数字钟的设计 目录 一、前言 (3) 二、设计目的 (3) 三、设计任务 (3) 四、设计方案 (3) 五、数字钟电路设计原理 (4) （一）设计步骤 (4) （二）数字钟的构成 (4) （三）数字钟的工作原理 (5) 六、总结 (9) １
一、前言 此次实验是第一次做EDA实验，在学习使用软硬件的过程中，自然遇到很多不懂的问题，在老师的指导和同学们的相互帮助下，我终于解决了实验过程遇到的很多难题，成功的完成了实验，实验结果和预期的结果也是一致的，在这次实验中，我学会了如何使用Quartus II软件，如何分层设计点路，如何对实验程序进行编译和仿真和对程序进行硬件测试。明白了一定要学会看开发板资料以清楚如何给程序的输入输出信号配置管脚。这次实验为我今后对 EDA的进一步学习奠定了更好的理论基础和应用基础。 通过本次实验对数电知识有了更深入的了解，将其运用到了实际中来，明白了学习电子技术基础的意义，也达到了其培养的目的。也明白了一个道理：成功就是在不断摸索中前进实现的，遇到问题我们不能灰心、烦躁，甚至放弃，而要静下心来仔细思考，分部检查，找出最终的原因进行改正，这样才会有进步，才会一步步向自己的目标靠近，才会取得自己所要追求的成功。 ２
二、设计目的 1.掌握数字钟的设计方法。 2熟悉集成电路的使用方法。 3通过实训学会数字系统的设计方法； 4通过实训学习元器件的选择及集成电路手册查询方法； 5通过实训掌握电子电路调试及故障排除方法； 6熟悉数字实验箱的使用方法。 三、设计任务 设计一个可以显示星期、时、分、秒的数字钟。 要求： 1、24小时为一个计数周期； 2、具有整点报时功能； 3、定时闹铃（未完成） 四、设计方案 一个基本的数字钟电路主要由译码显示器、“时”，“分”，“秒”计数器和定时器组成。干电路系统由秒信号发生器、“时、 ３
实验三旋转灯光电路与追逐闪光灯电路 一、实验目的 1．熟悉集成电路CD4029、CD4017、74LS138的逻辑功能。 2．学会用74LS04、CD4029、74LS138组装旋转灯光电路。 3. 学会用CD4069、CD4017组装追逐闪光灯电路。 二、实验电路与原理 1．旋转灯光电路： 图3-1 旋转灯光电路 将16只发光二极管排成一个圆形图案，按照顺序每次点亮一只发光二极管，形成旋转灯光。实现旋转灯光的电路如图3-1所示，图中IC1、R1、C1组成时钟脉冲发生器。IC2为16进制计数器，输出为4位二进制数，在每一个时钟脉冲作用下输出的二进制数加“1”。计数器计满后自动回“0”，重新开始计数，如此不断重复。 输入数据的低三位同时接到两个译码器的数据输入端，但是否能有译码器输出取决于使能端的状态。输入数据的第四位“D”接到IC3的低有效使能端G2和IC4的高有效使能端G1，当4位二进制数的高位D为“0”时，IC4的G1为“0”，IC4的使能端无效，IC4无译码输出，而IC3的G2为“0”，IC3使能端全部有效，低3位的CBA数据由IC3译码，输出D＝0时的8个输出，即低8位输出（Y0～Y7）。当D为“1”时IC3的使能端处于无效状态，IC3无译码输出；IC4的使能端有效，低3位CBA数据由IC4译码，输出D＝1时的8个输出，即高8位输出（Y8～Y15）。 由于输入二进制数不断加“1”，被点亮的发光二极管也不断地改变位置，形成灯光地“移动”。改变振荡器的振荡频率，就能改变灯光的“移动速度”。
注意：74LS138驱动灌电流的能力为8mA，只能直接驱动工作电流为5mA的超高亮发光二极管。若需驱动其他发光二极管或其他显示器件则需要增加驱动电路。 2. 追逐闪光灯电路 图 3-2 追 逐 闪 光 灯 电 路 （ 1） ． CD 401 7 的 管 脚功能 CD4017集成电路是十进制计数／时序译码器，又称十进制计数／脉冲分频器。它是4000系列CMOS数字集成电路中应用最广泛的电路之一，其结构简单，造价低廉，性能稳定可靠，工艺成熟，使用方便。它与时基集成电路555一样，深受广大电子科技工作者和电子爱好者的喜爱。目前世界各大通用数字集成电路厂家都生产40171C，在国外的产品典型型号为CD4017，在我国，早期产品的型号为C217、C187、CC4017等。 （2）CD4017C管脚功能 CMOSCD40171C采用标准的双列直插式16脚塑封，它的引脚排列如图3-3(a)所示。 CC4017是国标型号，它与国外同类产品CD4017在逻辑功能、引出端和电参数等方面完全相同，可以直接互换。本书均以CD40171C为例进行介绍，其引脚功能如下： ①脚(Y5)，第5输出端；②脚(Y1)，第1输出端，⑧脚(Yo)，第0输出端，电路清零 时，该端为高电平，④脚(Y2)，第2输出端；⑤脚(Y6)，第6输出端；⑥脚(Y7)，第7输出端；⑦脚(Y3)，第3输出端；⑧脚(Vss)，电源负端；⑨脚(Y8)，第8输出端，⑩脚(Y4)，第4输出端；11脚(Y9)，第9输出端，12脚(Qco)，级联进位输出端，每输入10个时钟脉冲，就可得一个进位输出脉冲，因此进位输出信号可作为下一级计数器的时钟信号。13脚(EN)，时钟输入端，脉冲下降沿有效；14脚(CP)，时钟输入
数字电路实验报告 姓名：张珂 班级：10级8班 学号：2010302540224
实验一：组合逻辑电路分析一．实验用集成电路引脚图 1．74LS00集成电路 2．74LS20集成电路 二、实验内容 1、组合逻辑电路分析 逻辑原理图如下：
U1A 74LS00N U2B 74LS00N U3C 74LS00N X1 2.5 V J1 Key = Space J2 Key = Space J3 Key = Space J4 Key = Space VCC 5V GND 图1.1组合逻辑电路分析 电路图说明：ABCD 按逻辑开关“1”表示高电平，“0”表示低电平； 逻辑指示灯：灯亮表示“1”，灯不亮表示“0”。 真值表如下： A B C D Y 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 表1.1 组合逻辑电路分析真值表 实验分析： 由实验逻辑电路图可知：输出X1=AB CD =AB+CD ，同样，由真值表也能推出此方程，说明此逻辑电路具有与或功能。 2、密码锁问题： 密码锁的开锁条件是：拨对密码，钥匙插入锁眼将电源接通，当两个条件同时满足时，开锁信号为“1”，将锁打开；否则，报警信号为“1”，则接通警铃。
试分析下图中密码锁的密码ABCD 是什么？ 密码锁逻辑原理图如下： U1A 74LS00N U2B 74LS00N U3C 74LS00N U4D 74LS00N U5D 74LS00N U6A 74LS00N U7A 74LS00N U8A 74LS20D GND VCC 5V J1 Key = Space J2 Key = Space J3 Key = Space J4 Key = Space VCC 5V X1 2.5 V X2 2.5 V 图 2 密码锁电路分析 实验真值表记录如下： 实验真值表 A B C D X1 X2 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 表1.2 密码锁电路分析真值表 实验分析： 由真值表（表1.2）可知：当ABCD 为1001时，灯X1亮，灯X2灭；其他情况下，灯X1灭，灯X2亮。由此可见，该密码锁的密码ABCD 为1001.因而，可以得到：X1=ABCD ，X2=1X 。
本科实验报告实验名称：电路仿真
实验1 叠加定理的验证 1.原理图编辑: 分别调出接地符、电阻R1、R2、R3、R4，直流电压源、直流电流源，电流表电压表（Group:Indicators, Family:VOLTMETER 或AMMETER）注意电流表和电压表的参考方向），并按上图连接； 2. 设置电路参数： 电阻R1=R2=R3=R4=1Ω，直流电压源V1为12V，直流电流源I1为10A。 3．实验步骤： 1）、点击运行按钮记录电压表电流表的值U1和I1； 2）、点击停止按钮记录，将直流电压源的电压值设置为0V，再次点击运行按钮记录电压表电流表的值U2和I2； 3）、点击停止按钮记录，将直流电压源的电压值设置为12V，
将直流电流源的电流值设置为0A，再次点击运行按钮记录电压表电流表的值U3和I3； 4.根据叠加电路分析原理,每一元件的电流或电压可以看成是每一个独立源单独作用于电路时，在该元件上产生的电流或电压的代数和。 所以，正常情况下应有U1=U2+U3,I1=I2+I3; 经实验仿真： 当电压源和电流源共同作用时，U1=-1.6V I1=6.8A. 当电压源短路即设为0V,电流源作用时，U2=-4V I2=2A 当电压源作用，电流源断路即设为0A时，U3=2.4V I3=4.8A
所以有U1=U2+U3=-4+2.4=-1.6V I1=I2+I3=2+4.8=6.8A 验证了原理 实验2 并联谐振电路仿真 2.原理图编辑: 分别调出接地符、电阻R1、R2，电容C1，电感L1，信号源V1，按上图连接并修改按照例如修改电路的网络标号； 3.设置电路参数： 电阻R1=10Ω，电阻R2=2KΩ，电感L1=2.5mH,电容C1=40uF。信号源V1设置为AC=5v，Voff=0，Freqence=500Hz。 4.分析参数设置： AC分析：频率范围1HZ—100MHZ，纵坐标为10倍频程，扫描
中北大学 信息与通信工程学院 通信工程专业 《电子线路及系统》课程设计任务书2016/2017 学年第一学期 学生姓名：张涛学号： 李子鹏学号： 课程设计题目：数字电子钟的设计 起迄日期：2017年1月4日～2017年7月10日 课程设计地点：科学楼 指导教师：姚爱琴 2017年月日 课程设计任务书
中北大学 信息与通信工程学院 通信工程专业 《电子线路及系统》课程设计开题报告2016/2017 学年第一学期 题目：数字电子钟的设计 学生姓名：张涛学号： 李子鹏学号：
指导教师：姚爱琴 2017 年 1 月 6 日 中北大学 信息与通信工程学院 通信工程专业 《电子线路及系统》课程设计说明书2016/2017 学年第二学期 题目：数字电子钟的设计 学生姓名：张涛学号： 李子鹏学号： 指导教师：姚爱琴 2017 年月日
目录 1 引言 (6) 2 数字电子钟设计方案 (6) 2.1 数字计时器的设计思想 (6) 2.2数字电路设计及元器件参数选择 (6) 2.2.2 时、分、秒计数器 (7) 2.2.3 计数显示电路 (8) 2.2.5 整点报时电路 (10) 2.2.6 总体电路 (10) 2.3 安装与调试 (11) 2.3.1 数字电子钟PCB图 (11) 3 设计单元原理说明 (11) 3.1 555定时器原理 (12) 3.2 计数器原理 (12) 3.3 译码和数码显示电路原理 (12) 3.4 校时电路原理 (12) 4 心得与体会 (12) 1 引言 数字钟是一种用数字电子技术实现时，分，秒计时的装置，具有较高的准确性和直观性等各方面的优势，而得到广泛的应用。此次设计数字电子钟是为了了解数字钟的原理，在设计数字电子钟的过程中，用数字电子技术的理论和制作实践相结合，进一步加深数字电子技术课程知识的理解和应用，同时学会使用Multisim电子设计软件。 2数字电子钟设计方案 2.1 数字计时器的设计思想 要想构成数字钟，首先应选择一个脉冲源——能自动地产生稳定的标准时间脉冲信号。而脉冲源产生的脉冲信号地频率较高，因此，需要进行分频，使得高频脉冲信号变成适合于计时的低频脉冲信号，即“秒脉冲信号”（频率为1Hz）。经过分频器输出的秒脉冲信号到计数器中进行计数。由于计时的规律是：60秒=1分，60分=1小时，24小时=1天，就需要分别设计60进制，24进制计数器，并发出驱动信号。各计数器输出信号经译码器、驱动器到数字显示器，是“时”、“分”、“秒”得以数字显示出来。 值得注意的是：任何记时装置都有误差，因此应考虑校准时间电路。校时电路一般
数字电路课程设计 一、概述 任务：通过解决一两个实际问题，巩固和加深在课程教学中所学到的知识和实验技能，基本掌握常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力，为今后从事生产和科研工作打下一定的基础。为毕业设计和今后从事电子技术方面的工作打下基础。 设计环节：根据题目拟定性能指标，电路的预设计，实验，修改设计。 衡量设计的标准：工作稳定可靠，能达到所要求的性能指标，并留有适当的裕量；电路简单、成本低；功耗低；所采用的元器件的品种少、体积小并且货源充足；便于生产、测试和维修。 二、常用的电子电路的一般设计方法 常用的电子电路的一般设计方法是：选择总体方案，设计单元电路，选择元器件，计算参数，审图，实验（包括修改测试性能），画出总体电路图。 1．总体方案的选择 设计电路的第一步就是选择总体方案。所谓总体方案是根据所提出的任务、要求和性能指标，用具有一定功能的若干单元电路组成一个整体，来实现各项功能，满足设计题目提出的要求和技术指标。 由于符合要求的总体方案往往不止一个，应当针对任务、要求和条件，查阅有关资料，以广开思路，提出若干不同的方案，然后仔细分析每个方案的可行性和优缺点，加以比较，从中取优。在选择过程中，常用框图表示各种方案的基本原理。框图一般不必画得太详细，只要说明基本原理就可以了，但有些关键部分一定要画清楚，必要时尚需画出具体电路来加以分析。 2．单元电路的设计 在确定了总体方案、画出详细框图之后，便可进行单元电路设计。 （1）根据设计要求和已选定的总体方案的原理框图，确定对各单元电路的设计要求，必要时应详细拟定主要单元电路的性能指标，应注意各单元电路的相互配合，要尽量少用或不用电平转换之类的接口电路，以简化电路结构、降低成本。
数字电路组合逻辑电路设 计实验报告 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
实验三组合逻辑电路设计（含门电路功能测试）
一、实验目的 1.掌握常用门电路的逻辑功能 2.掌握小规模集成电路设计组合逻辑电路的方法 3.掌握组合逻辑电路的功能测试方法 二、实验设备与器材 Multisim 、74LS00 四输入2与非门、示波器、导线 三、实验原理 TTL集成逻辑电路种类繁多，使用时应对选用的器件做简单逻辑功能检查，保证实验的顺利进行。 测试门电路逻辑功能有静态测试和动态测试两种方法。静态测试时，门电路输入端加固定的高（H）、低电平，用示波器、万用表、或发光二极管（LED）测
出门电路的输出响应。动态测试时，门电路的输入端加脉冲信号，用示波器观测输入波形与输出波形的同步关系。 下面以74LS00为例，简述集成逻辑门功能测试的方法。74LS00为四输入2与非门，电路图如3-1所示。74LS00是将四个二输入与非门封装在一个集成电路芯片中，共有14条外引线。使用时必须保证在第14脚上加+5V电压，第7脚与底线接好。 整个测试过程包括静态、动态和主要参数测试三部分。 表3-1 74LS00与非门真值表 1.门电路的静态逻辑功能测试 静态逻辑功能测试用来检查门电路的真值表，确认门电路的逻辑功能正确与否。实验时，可将74LS00中的一个与非门的输入端A、B分别作为输入逻辑变量，加高、低电平，观测输出电平是否符合74LS00的真值表（表3-1）描述功能。
实验一 逻辑门电路 一、与非门逻辑功能的测试 74LS20（双四输入与非门） 仿真结果 二、 或非门逻辑功能的测试 74LS02（四二输入或非门） 仿真结果： 三、与或非门逻辑功能的测试 74LS51（双二、三输入与或非门） 仿真结果： 四、异或门逻辑功能的测试 74LS86（四二输入异或 门）各一片 仿真结果： 二、思考题 1. 用一片74LS00实现Y = A+B 的逻辑功能 ； 2. 用一片74LS86设计 一个四位奇偶校验电路； 实验二 组合逻辑 电路 一、分析半加器的逻辑功能 二. 验证
的逻辑功能 4.思考题 （1）用两片74LS138 接成四线-十六线译码器 0000 0001 0111 1000 1111 （2）用一片74LS153接成两位四选一数据选择器； （3）用一片74LS153一片74LS00和接成一位全加器 （1）设计一个有A、B、C三位代码输入的密码锁（假设密码是011），当输入密码正确时，锁被打开（Y1=1），如果密码不符，电路发出报警信号（Y2=1）。 以上四个小设计任做一个，多做不限。 还可以用门电路搭建 实验三触发器及触发器之间的转换 1.D触发器逻辑功能的测试(上升沿) 仿真结果; 2.JK触发器功能测试（下降沿） Q=0 Q=0略
3.思考题： （1） （2） （3）略 实验四寄存器与计数器 1.右移寄存器（74ls74 为上升沿有效） 2.3位异步二进制加法，减法计数器（74LS112 下降沿有效） 也可以不加数码显示管 3.设计性试验 （1）74LS160设计7进制计数器（74LS160 是上升沿有效，且异步清零，同步置数）若采用异步清零： 若采用同步置数： （2）74LS160设计7进制计数器 略 （3）24进制 83进制 注意：用74LS160与74LS197、74LS191是完全不一样的 实验五555定时器及其应用 1.施密特触发器
北京邮电大学电路实验中心<数字电路与逻辑设计实验（上）> 实 验 报 告 班级： xxxx 学院： xxx 实验室： xxx 审阅教师：姓名（班内序号）： xxx 学号： xxx 实验时间： xxx 评定成绩：
目录 实验1 Quartus II 原理图输入法设计与实现 (3) 一、实验目的 (3) 二、实验所用器材 (3) 三、实验任务要求 (3) 四、实验原理图 (3) 五、实验仿真波形图及分析 (4) 实验2 用VHDL 设计与实现组合逻辑电路 (5) 一、实验目的 (5) 二、实验所用器材 (5) 三、实验任务要求 (5) 四、VHDL代码 (5) 五、实验仿真波形图及分析 (7) 实验3 用VHDL 设计与实现时序逻辑电路 (8) 一、实验目的 (8) 二、实验所用器材 (8) 三、实验任务要求 (8) 四、模块端口说明及连接图 (8) 五、VHDL代码 (9) 六、实验仿真波形图及分析 (10) 实验4 用VHDL 设计与实现数码管动态扫描控制器 (10) 一、实验目的 (10) 二、实验所用器材 (11) 三、实验任务要求 (11) 四、模块端口说明及连接图 (11) 五、VHDL代码 (11) 六、实验仿真波形图及分析 (15) 故障及问题分析 (16) 总结和结论 (17)
实验1 Quartus II 原理图输入法设计与实现 一、实验目的 （1）熟悉用Quartus II原理图输入法进行电路设计和仿真； （2）掌握Quartus II 图形模块单元的生成与调用； （3）熟悉实验板的使用。 二、实验所用器材 （1）计算机； （2）直流稳压电源； （3）数字系统与逻辑设计实验开发板。 三、实验任务要求 （1）用逻辑门设计实现一个半加器，仿真验证其功能，并生成新的半加器图形模块单元。 （2）用（1）中生成的半加器模块和逻辑门设计实现一个全加器，仿真验证其功能，并下载到实验板测试，要求用拨码开关设定输入信号，发光二极管显示输出信号。 （3）用3线-8线译码器（74LS138）和逻辑门设计实现函数+CBA，仿真验证其功能，并下载到实验板测试。要求用拨码开关设定输入信号，发光二极管显示输出信号。 四、实验原理图 （1）半加器原理图 （2）全加器原理图
成都理工大学实验报告 课程名称：数字通信原理 姓名：__________________学号：______________ 成绩：____ ___ 实验三Matlab的数字调制系统仿真实验（参考） 1 数字调制系统的相关原理 数字调制可以分为二进制调制和多进制调制，多进制调制是二进制调制的推广，主要讨论二进制的调制与解调，简单讨论一下多进制调制中的差分相位键控调制（M-DPSK）。 最常见的二进制数字调制方式有二进制振幅键控（2-ASK）、移频键控（2-FSK）和移相键控（2-PSK 和2-DPSK）。下面是这几种调制方式的相关原理。 1.1 二进制幅度键控（2-ASK） 幅度键控可以通过乘法器和开关电路来实现。载波在数字信号1 或0 的控制下通或断，在信号为1 的状态载波接通，此时传输信道上有载波出现；在信号为0 的状态下，载波被关断，此时传输信道上无载波传送。那么在接收端我们就可以根据载波的有无还原出数字信号的1 和0。 幅移键控法(ASK)的载波幅度是随着调制信号而变化的，其最简单的形式是，载波在二进制调制信号控制下通断，此时又可称作开关键控法(OOK)。多电平MASK调制方式是一种比较高效的传输方式，但由于它的抗噪声能力较差，尤其是抗衰落的能力不强，因而一般只适宜在恒参信道下采用。 2-ASK 信号功率谱密度的特点如下： （1）由连续谱和离散谱两部分构成；连续谱由传号的波形g(t)经线性调制后决定，离散谱由载波分量决定； （2）已调信号的带宽是基带脉冲波形带宽的二倍。 1.2 二进制频移键控（2-FSK） 数字频率调制又称频移键控（FSK），二进制频移键控记作2FSK。数字频移键控是用载波的频率来传送数字消息，即用所传送的数字消息控制载波的频率。2FSK
中山大学数字电路与逻辑设计实验报告 院系信息科学与技术学院学号 专业计算机科学类实验人 3、实验题目：AU(Arithmetic Unit,算术单元）设计。 实验内容： 设计一个半加半减器，输入为 S、A、B,其中S为功能选择口。当S=0时，输出A+B及进位；当S=1时，输出A-B及借位。 S 输入1 输入2 输出Y 进/借位Cn 0 A B A+B 进位 1 A B A-B 借位 利用三种方法实现。 （1）利用卡诺图简化后只使用门电路实现。 （2）使用74LS138实现。 （3）使用74LS151实现，可分两次单独记录和/差结果、进位借位结果或使用两块74LS151实现。 实验分析： 真值表 S A B Y Cn 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 卡诺图： S AB 0 1 通过卡诺图可得：Y=A B+A B 00 01 11 100 0 1 1 0 0 1 1
S AB 0 1 00 Cn=AB S +A BS 01 =(A S +A S)B 11 10 实验设计： （1）利用门电路实现。 ①利用74LS197的八进制输出端Q1、Q2、Q3作为B 、A 、S 的输入。 ②用异或门74LS86实现输出Y. ③用74LS86实现A ⊕B ，再用74LS08与B 实现与门。 （2）利用74LS138实现 ①将74LS197的Q3、Q2、Q1作为74LS138的S2、S1、S0输入，G2A 、G2B 接低电平，G1接高电平。 ②将74LS138的Y1、Y5、Y2、Y6利用74LS20实现与非门作为输出Y 。 ③ 将74LS138的Y3、Y5利用74LS00实现与非门作为输出Cn 。 0 0 0 1 1 0 0 0
数字逻辑与CPU 仿真实验报告 姓名： 班级： 学号：
仿真实验 摘要：Multisim是Interactive Image Technologies公司推出的以Windows为基础的仿真工具，具有丰富的仿真分析能力。本次仿真实验便是基于Multisim软件平台对数字逻辑电路的深入研究，包括了对组合逻辑电路、时序逻辑电路中各集成元件的功能仿真与验证、对各电路的功能分析以及自行设计等等。 一、组合逻辑电路的分析与设计 1、实验目的 （1）掌握用逻辑转换器进行逻辑电路分析与设计的方法。 （2）熟悉数字逻辑功能的显示方法以及单刀双掷开关的应用。 （3）熟悉字信号发生器、逻辑分析仪的使用方法。 2、实验内容和步骤 （1）采用逻辑分析仪进行四舍五入电路的设计 ①运行Multisim，新建一个电路文件，保存为四舍五入电路设计。 ②在仪表工具栏中跳出逻辑变换器XLC1。 图1-1 逻辑变换器以及其面板 ③双击图标XLC1，其出现面板如图1-1所示 ④依次点击输入变量，并分别列出实现四舍五入功能所对应的输出状态（点击输出依 次得到0、1、x状态）。 ⑤点击右侧不同的按钮，得到输出变量与输入变量之间的函数关系式、简化的表达式、 电路图及非门实现的逻辑电路。 ⑥记录不同的转换结果。
（2）分析图1-2所示代码转换电路的逻辑功能 ①运行Multisim，新建一个电路文件，保存为代码转换电路。 ②从元器件库中选取所需元器件，放置在电路工作区。 ?从TTL工具栏选取74LS83D放置在电路图编辑窗口中。 ?从Source库取电源Vcc和数字地。 ?从Indictors库选取字符显示器。 ?从Basic库Switch按钮选取单刀双掷开关SPD1，双击开关，开关的键盘控制设 置改为A。后面同理，分别改为B、C、D。 图1-2 代码转换电路 ③将元件连接成图1-2所示的电路。 ④闭合仿真开关，分别按键盘A、B、C、D改变输入变量状态，将显示器件的结果填 入表1-1中。 ⑤说明该电路的逻辑功能。 表1-1 代码转换电路输入输出对应表
实验三组合逻辑电路设计（含门电路功能测试）
一、实验目的 1.掌握常用门电路的逻辑功能 2.掌握小规模集成电路设计组合逻辑电路的方法 3.掌握组合逻辑电路的功能测试方法 二、实验设备与器材 Multisim 、74LS00 四输入2与非门、示波器、导线 三、实验原理 TTL集成逻辑电路种类繁多，使用时应对选用的器件做简单逻辑功能检查，保证实验的顺利进行。 测试门电路逻辑功能有静态测试和动态测试两种方法。静态测试时，门电路输入端加固定的高（H）、低电平，用示波器、万用表、或发光二极管（LED）测出门电路的输出响应。动
态测试时，门电路的输入端加脉冲信号，用示波器观测输入波形与输出波形的同步关系。 下面以74LS00为例，简述集成逻辑门功能测试的方法。74LS00为四输入2与非门，电路图如3-1所示。74LS00是将四个二输入与非门封装在一个集成电路芯片中，共有14条外引线。使用时必须保证在第14脚上加+5V电压，第7脚与底线接好。 整个测试过程包括静态、动态和主要参数测试三部分。 表3-1 74LS00与非门真值表 1.门电路的静态逻辑功能测试 静态逻辑功能测试用来检查门电路的真值表，确认门电路的逻辑功能正确与否。实验时，可将74LS00中的一个与非门的输入端A、B分别作为输入逻辑变量，加高、低电平，观测输出电平是否符合74LS00的真值表（表3-1）描述功能。 测试电路如图3-2所示。试验中A、B输入高、低电平，由数字电路实验箱中逻辑电平产生电路产生，输入F可直接插至逻辑电平只是电路的某一路进行显示。
仿真示意 2.门电路的动态逻辑功能测试 动态测试用于数字系统运行中逻辑功能的检查，测试时，电路输入串行数字信号，用示波器比较输入与输出信号波形，以此来确定电路的功能。实验时，与非门输入端A加一频率为
数字电路仿真实验报告 班级通信二班姓名：孔晓悦学号：10082207 作业完成后,以班级为单位,班长或课代表收集齐电子版实验报告,统一提交. 文件命名规则如“通1_王五_学号” 一、实验目的 1. 熟悉译码器、数据选择器、计数器等中规模数字集成电路（MSI）的逻辑功能及其使 用方法。 2. 掌握用中规模继承电路构成逻辑电路的设计方法。 3. 了解EDA软件平台Quartus II的使用方法及主要功能。 二、预习要求 1. 复习数据选择器、译码器、计数器等数字集成器件的工作原理。 2. 熟悉所有器件74LS153、74LS138、74LS161的功能及外引线排列。 3．完成本实验规定的逻辑电路设计项目，并画出接线图，列出有关的真值表。 三、实验基本原理 1．译码器 译码器的逻辑功能是将每个输入的二进制代码译成对应的高、低电平信号。译码器按功能可分为两大类，即通用译码器和显示译码器。通用译码器又包括变量译码器和代码变换译码器。 变量译码器是一种完全译码器，它将一系列输入代码转换成预知一一对应的有效信号。 这种译码器可称为唯一地址译码器。如3线—8线、4线—16线译码器等。 显示译码器用来将数字或文字、符号的代码译成相应的数字、文字、符号的电路。如BCD-七段显示译码器等。 2．数据选择器 数据选择器也陈伟多路选择器或多路开关，其基本功能是：在选择输入（又称地址输入）信号的控制下，从多路输入数据中选择某一路数据作为输出。因此，数据选择器实现的是时分多路输入电路中发送端电子开关的功能，故又称为复用器。一般数据选择器有n 个地址输入端，2n错误!未找到引用源。个数据输入端，一个数据输出端或反码数据输出端，同时还有选通端。目前常用的数据选择器有2选1、4选1、8选1、16选1等多种类型。 3．计数器 计数器是一个庸医实现技术功能的时序部件，它不仅可以用来对脉冲计数，还常用作数字系统的定时、分频、执行数字运算以及其他一些特定的逻辑功能。 74LS161是4位同步二进制计数器，它除了具有二进制加法计数功能外，还具有预置数、保质和异步置零等附加功能。 四、实验内容
哈尔滨理工大学数字集成电路设计实验报告 学院：应用科学学院 专业班级：电科12 - 1班 学号：32 姓名：周龙 指导教师：刘倩 2015年5月20日
实验一、反相器版图设计 1.实验目的 1）、熟悉mos晶体管版图结构及绘制步骤； 2）、熟悉反相器版图结构及版图仿真； 2. 实验内容 1）绘制PMOS布局图； 2）绘制NMOS布局图； 3）绘制反相器布局图并仿真； 3. 实验步骤 1、绘制PMOS布局图： (1) 绘制N Well图层；(2) 绘制Active图层； (3) 绘制P Select图层； (4) 绘制Poly图层； (5) 绘制Active Contact图层；(6) 绘制Metal1图层； (7) 设计规则检查；(8) 检查错误； (9) 修改错误； (10)截面观察； 2、绘制NMOS布局图： (1) 新增NMOS组件；(2) 编辑NMOS组件；(3) 设计导览； 3、绘制反相器布局图： (1) 取代设定；(2) 编辑组件；(3) 坐标设定；(4) 复制组件；(5) 引用nmos组件；(6) 引用pmos组件；(7) 设计规则检查；(8) 新增PMOS基板节点组件；(9) 编辑PMOS基板节点组件；(10) 新增NMOS基板接触点； (11) 编辑NMOS基板节点组件；(12) 引用Basecontactp组件；(13) 引用Basecontactn 组件；(14) 连接闸极Poly；(15) 连接汲极；(16) 绘制电源线；(17) 标出Vdd 与GND节点；(18) 连接电源与接触点；(19) 加入输入端口；(20) 加入输出端口；(21) 更改组件名称；(22) 将布局图转化成T-Spice文件；(23) T-Spice 模拟； 4. 实验结果 nmos版图
数字电子设计 客房呼叫器 学院：通化师范学院 专业班级：物理系11级二班 小组成员：黄琳杰呼永建王继洋马一剑周建伟刘启宇郑伟清李楠楠 指导老师：李东康 时间：2013年12月3日
前言 物理实验是人们根据科学研究的目的，利用仪器设备人为地控制模拟自然现象，排除干扰突出主要因素，在有利条件下观察研究自然规律的活动。 因此，物理实验可以简化纯化研究对象和过程，可以强化研究条件，可以控制或再现和重复物理过程。物理实验有多种类型在本次试验设计中，我们采取模拟试验的方式来用数字电路设计餐厅客房服务器。 设计目的与要求 1．选用十个开关模拟某餐厅的十个包房，应用数字电路设计一个客房呼叫器。 2．用数码管显示呼叫服务的客房编号。 发挥部分：试想一下，若存在十个以上包房应如何设计。
总体框图 设计想法 1. 整体设计思路：根据对设计要求的分析，可以将整个呼叫器的逻辑电路划分为编码器，代码转换电路和数码显示电路三个部分。 2. 整体设计流程： a 编码器将客房给出的开关输入编成对应的二进制代码 b 代码转换电路将编码器输出的编码转换为七段显示译码器在显示时所要求的输入代码。 c 用一个数码管显示呼叫信号的号码。
选择器件 74ls147优先编码器管脚图和功能真值表 优先编码器是当多个输入端同时有信号时，电路只对其中优先级别最高的输入信号进行编码，常用的集成优先编码器IC有10线-4线，8线-3线两种。10线-4线优先编码器常见的型号为54/74LS147,54/74147, 3线-8线优先编码器常见的型号为54/74148,54/74LS148. 下面我们以74ls147为例介绍优先编码器功能如图一所示 第九个脚NC为空74ls147优先编码器有九个输入端和四个输出端，某个输入端为0，代表输入某个十进制数当九个输入端全为1时，代表输入的十进制数为0. 74ls147优先编码器的输入端和输出端都是低电平有效即某一个输入端低电平0时，四个输出端就以低电平0的输出其对应的8421 BCD编码，当九个输入全为1时，4个输出也全为1呆比啊输入十进制数0的8421 BCD编码输出。
成都信息工程学院数字电路综合设计报告 课程名称：乐曲演奏电路综合设计系部：信息安全工程学院 专业班级：信对121 学生姓名：罗星 学号：2012123015 指导教师：邓娜曾祥萍龚一光
一. 设计要求 (3) 二. 系统概述及工作原理 (3) 2.1系统概述 (3) 2.2工作原理 (3) 2.2.1乐曲发声原理 (3) 2.2.2硬件电路发声原理 (4) 三. 设计的具体实现 (4) 3.1单元电路设计与分析 (5) 3.1.1十分频器 (5) 3.1.2数控分频器 (6) 3.1.3分频预置数器 (7) 3.1.4 lpm_connter的设置 (9) 3.2音乐演奏电路的总体工作原理，时钟和音乐节拍的控制关系 (11) 3.2.1总体工作原理 (11) 3.2.2时钟和音乐节拍的控制关系 (11) 3.3调试及运行 (11) 3.3.1运行结果 (11) 3.3.2扩展为其他音乐的方法 (11) 四．心得体会及建议 (12)
基于FPGA的音乐演奏电路设计 一.设计要求 1. 设计一个乐曲硬件演奏电路，通过数字逻辑电路控制蜂鸣器演奏指定的乐曲； 2. 使用数字电路实验板上的FPGA器件（EP1C3T144C8）作为硬件电路平台，使用板载的交流蜂鸣器作为发声元件； 3. 在QuartusII环境下，将各单元电路按各自对应关系相互连接，构成乐曲硬件演奏电路，进行编译及仿真； 4. 将设计下载到实验板上验证乐曲演奏的效果。 二.系统概述及工作原理 2.1系统概述 该系统主要由十分频器，数控分频器，分频预置数器，计数器等构成。 整体电路框图如图一： 图1 2.2工作原理 2.2.1乐曲发声原理 1.乐曲中的每一音符对应着一个特定的频率，要想FPGA发出不同音符的音调，
传统数字电路设计方法与现代数字电路设计方法比较 专业: 姓名：学号： 摘要：本文对7段数码管显示功能设计分别采用传统数字电路和现代数字电路fpga（verilog hdl）实现。并对设计流程进行对比，从而得出各个方法的优劣。 关键字：7段数码管显示；传统数字电路；现代数字电路fpga 1.数字系统设计方法 传统的数字系统的设计方法是画出逻辑图，这个图包含SSI的门和MSI的逻辑功能，然后人工通过真值表和通过卡诺图进行化简，得到最小的表达式，然后在基于TTL的LSI芯片上实现数字逻辑的功能。 现代的数字系统设计是使用硬件描述语言（Hardware Description Language, HDL）来设计数字系统。最广泛使用的HDL语言是VHDL和Verilog HDL。这些语言允许设计人员通过写程序描述逻辑电路的行为来设计数字系统。程序能用来仿真电路的操作和在CPLD、FPGA 或者专用集成电路ASIC上综合出一个真正的实现 2.传统数字系统设计。 1.1 设计流程 传统的数字系统设计基于传统的“人工”方式完成，当设计目标给定后，给出设计目标的真 值表描述，然后使用卡诺图对真值表进行化简，得到最小的表达式，然后使用TTL的LSI 电路实现最小的表达式，最后使用调试工具和仪器，对系统进行调试。
1.2 功能实现 1）设计目标：在一个共阳极的7段数码管上显示相对应的0-F的值。 2）设计目标的真值表描述：图1.2首先给出了七段数码管的符号表示，当其是共阳极时，只有相应的段给低电平‘0’时，该段亮，否则灭。 3）使用卡诺图对真值表进行化简，7段数码管e段的卡诺图化简过程如图。