数字电路课程设计报告

数字电路课程设计报告模板

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　　一、设计目的

　　温度是日常生活中无时不在的物理量，温度的控制在各个领域有着广泛积极的意义。如温室的温度控制等。另外随着数字电子技术的迅速发展，将模拟电量转换成数字量输出的接口电路A/D转换器是现实世界中模拟信号向数字信号的桥梁。在以往的A/D器件采样控制设计中，多数是以单片机或CPU为控制核心，虽然编程简单，控制灵活，但缺点是控制周期长，速度慢。单片机的速度极大的限制了A/D高速性能的利用，而FPGA的时钟频率可高达100MHz以上。本设计进行时序控制、码制变换，具有开发周期短，灵活性强，通用能力好，易于开发、扩展等优点。

　　二、设计的基本内容

　　本次设计主要是基于FPGA+VHDL的温度控制系统，可编程器件FPGA和硬件描述语言VHDL的使用使得数字电路的设计周期缩短、难度减少。设计采用模块化思路，包括四个模块FPGA控制ADC0809模块、分频模块、数据传输模块、元件例化模块,再加以整合实现整个系统，达到温度控制的目的。

　　基于FPGA的信号采集系统主要有：A/D转换器，FPGA，RS232通信。A/D 转换器对信号进行会采集，A/D 内部集成了采样、保持电路，可有效的降低误差，减少外围电路的设计，降低系统的功耗。A/D在接受到指令后进行采集，FPGA采集控制模块首先将采集到的通过A/D 转换城的数字信号引入FPGA，而后对数字信号送往算法实现单元进行处理，并存于FPGA内部RAM中。

　　1. 实验设计指标及要求：

　　1.1课题说明：

　　在体育比赛、时间准确测量等场合通常要求计时精度到1%秒（即10 ms）甚至更高的计时装置，数字秒表是一种精确的计时仪表，可以担当此任。本课题的设计任务设计一个以数字方式显示的计时器，即数字秒表。

　　1.2设计内容：

　　a) 数字秒表需求分析，信号及属性定义；

　　b) 电路原理设计、分析、参数计算，画出电路原理；

　　c) 电路安装与实验测试。

　　1.3设计要求：

　　d) 量程99.99 S，计时精度1%秒，计时结果动态显示，十进制格式；

　　e) 设置启动、清除信号，清除信号使输出结果，使电路复位到初始状态；

　　f) 设置暂停、停止信号，暂停、停止时均保持当前结果，直到清除信号有效时止；

　　1.4总体设计思路：

　　数字秒表由4个部分组成：精确的时钟源、十进制计数器、译码器、七段码或液晶显示电路。

　　时钟源产生符合精度要求的基准时钟，本设计中取10毫秒即可。十进制计数器需要4个，分别对应4个十进制位，输出为BCD码。若采用七段码显示器则译码器完成BCD到七段码的译码，由4位显示电路动态显示结果。

　　2.单元电路设计：

　　分频、进位功能的实现：

　　数字秒表由四部分组成：精确的时钟源，十进制计数器，译码器，七段码显示电路。 本实验设计时钟脉冲源采用电路板上的1000HZ脉冲，74ls90芯片具有2-5-10进制功能，

　　由5片74ls90芯片构成分频、计数电路，第一片74ls90芯片将直接输入的1000HZ脉冲源分成100HZ，后四片74ls90芯片再逐次进行10H、1HZ、0.1HZ的分频工作，与此同时后4片74ls90芯片组成十进制计数器与四个终端显示由七段译码显示器连接以显示电路输出结果。

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