一种新型数字温度测量电路的设计及实现

2.2 实时日历时钟电路

2.2.1 时钟计时显示

时钟计时显示功能框图如图5所示。各主要模块的功能如下:

(1) 由外部晶振分频产生1Hz的SEC信号,输入到模为60的分频计秒电路,待计数器计数至60的瞬间,进位至计数60的分频计分电路加1,而计秒电路也清除为0,重新计秒。

(2) 除日计数器外,计分、计时、计月、计星期、计年电路功能类似。

(3) 日计数器分为四种情况:闰年2月份29天;平年2月份28天;1、3、5、7、8、10、12月份31天;其余月份30天。

(4) 七组计数电路的输出分别是DBS、DBM、DBH、DBD、DBW、DBN、DBY。它们同时只会有一组出现,控制输出的ENB信号是由扫描电路信号S衍生而来的。

(5) 扫描电路的扫描频率必须超过人的眼睛视觉暂留频率24Hz,才可以达到点亮单个七段显示器,却享有13个同时显示的视觉效果。

(6) 由于除了星期外,其余数据都是由2位十进制数来表示,所以先将以二进制表示的BIN码改成两个位数的BCD码,然后经过七段译码电路送至七段显示器显示。

2.2.2 时钟设定

时钟计时和时钟调整模式通过外部按键K1来实现切换,其工作模式如图6所示的由八种状态变量组成。在时钟调整模式(即除去111计时状态)的任意情况下通过按键K2进行时间调整。

各种调整方式的操作类似,以计秒的同步控制信号ECS为例,其组成如下:

ECS = (SEC & SC) (ADJ & "STATE & "STATE & "STATE[0]);

其中:SC=STATE& STATE & STATE[0];

ADJ=SEC & ("SC) &"K2;

(1) SC表示正常计时状态,SEC和SC共同负责时钟计时动作,STATE为状态变量。

(2) 在时钟调整秒数的工作模式下(即STATE为000),由STATE和K2控制的ADJ信号负责手动调整秒数。

本设计基于topdown的设计思想,进行合理模块划分,在数字电路设计部分运用硬件语言Verilog及Quartus工具进行了仿真、综合、适配、下载,最后通过Altera公司的FPGA进行硬件测试,实现了设计要求。该电路可广泛应用在家用电器及办公自动化设备的温度监测和控制领域中。