計(jì)時(shí)器電路設(shè)計(jì)方案

1 計(jì)時(shí)器電路設(shè)計(jì)方案 1 總體電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 電路功能與性能 計(jì)時(shí)器電路的功能主要集中在五方面。一是對按鍵消抖的控制（電平檢查、消抖命令延時(shí)、消抖完成前延時(shí)、完成消抖后平穩(wěn)電平輸出等）為主的輸入信號(hào)的采集與處理；二是對輸入全局時(shí)鐘分頻，獲取所需時(shí)鐘；三是進(jìn)行時(shí)間的正常計(jì)時(shí)和可以調(diào)整時(shí)間，如正常的記錄時(shí)、分、秒，可以準(zhǔn)確調(diào)時(shí)、分、秒等；四是正常利用八位數(shù)碼管進(jìn)行譯碼顯示；五是處理維護(hù)和配置信息，如層停留時(shí)間、運(yùn)行速度等信息。電路的具體功能細(xì)節(jié)羅列如下： 1) 計(jì)時(shí)電路輸入 10用 10器和 200計(jì)時(shí)器進(jìn)行計(jì)數(shù)分頻，獲取 10數(shù)碼管掃描時(shí)鐘。 2) 消抖模塊分為電平檢查和 10過按鍵輸入電平信號(hào)，檢查模塊對電平進(jìn)行檢測，發(fā)送所需脈沖，若 10對該脈沖進(jìn)行觸發(fā) 10后輸出正常脈沖信號(hào)。 3) 經(jīng)過按鍵消抖發(fā)出的平穩(wěn)電平信號(hào)，校時(shí)模塊就會(huì)對獲取相應(yīng)管腳約束所發(fā)送的按鍵信號(hào)，并進(jìn)行時(shí)、分、秒的調(diào)整。 4) 計(jì)時(shí)模塊采用 24進(jìn)制計(jì)數(shù)器， 10進(jìn)制計(jì)數(shù)器， 6進(jìn)制計(jì)數(shù)器分別對時(shí)分秒高低位計(jì)數(shù)，檢測到時(shí)鐘分頻器所分的 1鐘信號(hào)便自動(dòng)開 始掃描計(jì)時(shí)，自動(dòng)產(chǎn)生進(jìn)位計(jì)數(shù)。 5) 利用多路選擇器，即多路復(fù)用器，進(jìn)行對時(shí)分秒高位地位進(jìn)行選通，并發(fā)送到譯碼顯示器，進(jìn)行數(shù)字輸出。 6) 利用八位數(shù)碼管顯示輸出，采取七段數(shù)碼管譯碼方式對 09進(jìn)行譯碼輸出。 7) 電路根據(jù)流水線設(shè)計(jì)方法，按鍵消抖和計(jì)時(shí)器運(yùn)行狀態(tài) 8) 配置信息通過 ，目的計(jì)時(shí)信號(hào)處理 。 主要按鍵消抖法 本電路設(shè)計(jì)的主要難點(diǎn)在于按鍵的消抖及調(diào)整時(shí)分秒上，也就是如何獲取穩(wěn)定的電平信號(hào)進(jìn)行時(shí)間調(diào)整。經(jīng)過功能分析，決定采用電平檢查及消抖延時(shí)的方式進(jìn)行調(diào)度與 2 輸出控制。其中電平檢測模塊會(huì)根據(jù)電平發(fā)生變化 產(chǎn)生的不同命令，然后進(jìn)入延時(shí)模塊當(dāng)中。接著，延時(shí)模塊會(huì)根據(jù)輸送進(jìn)入的命令在執(zhí)行相關(guān)的延時(shí)操作并且進(jìn)一步?jīng)Q定輸出。其功能利用布爾運(yùn)算 ,具體運(yùn)算如下表 示。 表 1.1 算表表 時(shí)間 22! 1 0 1 1 0 0 電路接口 控制電路根據(jù)信號(hào)功能將接口分為 5 部分，分別是按鍵調(diào)時(shí) （使用者按下）、時(shí)鐘分頻掃描功能、計(jì)時(shí)選通信號(hào)、譯碼顯示等其它信號(hào)。具體接口如下表 表 口信號(hào)表 名稱 描述 備注 輸入時(shí)鐘， 10 系統(tǒng)復(fù)位信號(hào) 低有效 :0 按鍵輸入電平信號(hào) 低有效 碼管選通信號(hào) 碼管驅(qū)動(dòng)信號(hào) 電路功能框圖 1）根據(jù)功能要求 所畫系統(tǒng)框圖 3 圖 統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 2)依照功能，將電路分為 7 個(gè)功能模塊：輸入信號(hào)按鍵消抖模塊 于對輸入信號(hào)進(jìn)行有效檢測、消抖處理、脈沖整理等功能；選通模塊，用于主控選擇功能， 。 電路的功能框圖如下所示。 圖 路功能框圖 圖中輸入按鍵處理模塊 t 調(diào)整時(shí)間，需要進(jìn)行相關(guān)的電平消抖。 驗(yàn)證方案 設(shè)計(jì)的驗(yàn)證主要有兩方面的內(nèi)容 :一是代碼輸入過程中的仿真驗(yàn)證 ;二是在硬件 電 路板上的驗(yàn)證。仿真的驗(yàn)證比較簡單，即模擬鍵盤的輸入動(dòng)作，查看對應(yīng)按鍵被按下時(shí)， 產(chǎn)生的輸入數(shù)據(jù)及波形是否與預(yù)想的一致。 板級(jí)驗(yàn)證需要使用開發(fā)板，用小按鍵鍵盤作為數(shù)據(jù)的輸入部分，用 2位 8段數(shù) 碼管作為顯示輸出部分。 4 2 模塊設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)共有 4 個(gè)功能模塊，分別是按鍵消抖及校時(shí)模塊、時(shí)鐘分頻及掃描模塊、計(jì)時(shí)選通模塊、譯碼顯示及頂層模塊，這里對模塊的詳細(xì)功能和時(shí)序關(guān)系進(jìn)行細(xì)致說明，以便達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)目的。 鍵消抖及校時(shí)模塊設(shè)計(jì) 1、按鍵消抖模塊 輸入按鍵 鍵電平信號(hào)輸入，完 成對電平消抖功能， 該模塊主要由電平檢查模塊和 10體如下： 1、一旦檢測到按鍵按下（發(fā)生高電平到低電平的變化），經(jīng)由 送正脈沖。 2、若 10時(shí)模塊檢測到 正脈沖，就會(huì)觸發(fā) 10濾抖動(dòng)，然后高拉輸出。 3、當(dāng)按鍵被釋放，電平檢查模塊會(huì)經(jīng)由 送正脈沖。 4、若 10時(shí)模塊檢測到 正脈沖，就會(huì)觸發(fā) 10濾抖動(dòng)，然后拉低輸出。 其功能框圖如下： 圖 框圖 5 圖 按鍵模塊輸入 要完成消抖獲取平穩(wěn)的時(shí)鐘信號(hào)，便進(jìn)行調(diào)時(shí)功能。 按鍵輸入信號(hào)處理模塊 表 入信號(hào)處理模塊接口信號(hào)表 名稱 描述 備注 輸入時(shí)鐘， 10 系統(tǒng)復(fù)位信號(hào) 異步復(fù)位 鍵調(diào)時(shí)輸入信號(hào) 鍵調(diào)時(shí)輸出 信號(hào) 按鍵輸入信號(hào)處理模塊 圖 按鍵輸入信號(hào)處理模塊 模塊電路圖 時(shí)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移狀態(tài)圖 6 圖 。其中，第 9行行定義 100 1119行是 為電平檢查模塊非常敏感，在復(fù)位 的一瞬間，電平容易處于不穩(wěn)定狀態(tài)，所以需要延時(shí) 100 18行將寄存器 ，用于表示 1002124行聲明了四個(gè)寄存器； 始化邏輯為 1； 于檢測電平有低到高，初值被設(shè)置為邏輯 0 第 2732 行是對各寄存器進(jìn)行初始化，并進(jìn)行賦值； 初值是邏輯 1，假設(shè)第一個(gè)時(shí)鐘周期會(huì)被賦值為邏輯 0，而 就是 初值。 在第一個(gè)時(shí)鐘周期， 邏輯 0， 邏輯 反后和 ”運(yùn)算，則 輸出為邏輯 個(gè)時(shí)鐘周期 持為低電平， 樣會(huì)被賦值為邏輯 0，而 賦值 一次的值，即邏輯 0，再經(jīng)過布爾運(yùn)算，輸出結(jié)果是 . 無論檢測到的電平由高到低還是由低到高，都是一樣的原理。 輸出是發(fā)生在 100后，因?yàn)?100前被 存器所限制。換言之，電平檢查模塊的有效輸出發(fā)生 在 100 /延時(shí)模塊 10時(shí)功能模塊，模塊采用順序操作的寫法。第 1127 完成延時(shí)操作，當(dāng)中采用了定時(shí)器和計(jì)數(shù)器，定時(shí)器和計(jì)數(shù)器都是通過標(biāo)志寄存器 3062行是仿序操作， 始時(shí)， 入不同步驟。當(dāng)檢測到由高到低的電平變化時(shí)， i 被賦值為 1，進(jìn)入步驟“ 經(jīng)過 10高輸出（ 999) 000); /or 000); ( ; :0 2:0 ; :0 2:0(or 0; if(2:0 or =0; =d0, (hh,hl,mh,ml,sh, /:0 ,;/0:0 3:0 2:0 3:0 2:0 3:0 ; :0 :0 :0 :0 :0 :0 (or 0; if(9) 0; (or 0; if(9) if(5) 0; (or 0; 9)&(5) if(9) 0; (or 0; (9)&(5)&(9) if(5) 0; (or 0; 9)&(5)&(9)&(5) 30 if(9) 0; 3)&(2) 0; (or 0; 9)&(5)&(9)&(5) 3)&(2) 0; (2)&(9) (hh,hl,mh,ml,sh,sl, :0 ,;/0:0 3:0 2:0 3:0 2:0 3:0 4:0:0 :0 :0 :0 :0 :0 (or /31 0; 0; 0; 0; 0; 0; if() /if(44; if(2 242; if() /if(4 4if(43; ; if() / if(44 32 if(44; ; if() 0; 0; 0; 0; 0; 0; (hh,hl,mh,ml,sh,sl, 2:0;/0:0 3:0 2:0 3:0 2:0 3:0 7:0; :0 :0 :0 :0 :0 :0 :0:0(or 33 0; 31b0, 3 3431b0, 3 3431b0, 3 (hh,hl,mh,ml,sh,sl, 7:0 ; :0 3:0 2:0 3:0 2:0 3:0 7:07:0 :0 :0 :0 :0 :0 :0 2:0:0 | g |b / |_|c (or 8 /p g f e d c b a 4h0:= 8 4h1:= 8 4h2:= 8 4h3:= 8 4h4:= 8 4h5:= 8 4h6:= 8 4h7:= 8 4h8:= 8 4h9:= 8 = 8( :0 , :07:0 3:03:0 3210*/ 1_ ),); /*/ 35 2_ ),); /*/ 3_ ),); /*/ 4_ ),); /*/ / ; /2:0 ; /:0 :0 :0 :0 :0 :0 ; / ; /:0 ; /; /; 36 附錄 B 仿真代碼 /四按鍵封裝代碼 / :0 :03210*/ 1_ ),); /*/ 2_ ),); /*/ 3_ ),); /*/ 4_ ),); /*/ 按鍵仿真激勵(lì) /us ; 3:0 37 3:0; #80 ; ; 100 00) =0; #10000 =1; #10000 =0; #10000 =1; 00) =0; #10000 =1; #10000 =0; #10000 =1; 00) 38 =0; #10000 =1; #10000 =0; #10000 =1; 00) =0; #100