引言

　　傳統(tǒng)的定時器硬件連接比較復雜,，可靠性差，而且計時時間短,，難以滿足需要,。本設計采用可編程芯片和VHDL語言進行軟硬件設計，不但可使硬件大為簡化,，而且穩(wěn)定性也有明顯提高,。由于可編程芯片的頻率精度可達到50 MHz，因而計時精度很高,。本設計采用逐位設定預置時間,，其最長時間設定可長達99小時59分59秒。完全可以滿足用戶的需要,，使用也更為方便,。

　　
1 系統(tǒng)原理

　　本定時器的核心器件為EP1C6Q240C8芯片。該芯片有選位,、置位,、啟動、復位,、倒計時等功能,，顯示采用2個3位LED數(shù)碼管，并采用共陰接法,，可以動態(tài)掃描顯示,。其系統(tǒng)原理如圖1所示。

　　
2 硬件設計

　　本系統(tǒng)共有兩大模塊,，分別為控制／定時模塊和顯示模塊,。其中控制／定時模塊包括按鍵的功能定義和計時的邏輯定義。顯示模塊則包括片選模塊,、位掃描模塊和數(shù)碼管譯碼模塊,。

　　設計時可將秒信號輸入控制／定時模塊，此時系統(tǒng)將輸出六個四位BCD碼,，以分別表示時,、分、秒位,。在預置數(shù)時,，計數(shù)器可以秒的速度遞增，從而實現(xiàn)逐位預置數(shù)；而在定時倒計數(shù)時,，計數(shù)器可以秒的速度遞減,，從而實現(xiàn)倒計時。系統(tǒng)中的位選擇器用于對六位進行循環(huán)掃描輸出,，并將掃描輸出送到譯碼器。譯碼器模塊可對輸入的四位進行譯碼,，同時在設置數(shù)值時用6個LED燈分別指示其所設置的位,。

　　該系統(tǒng)硬件由兩部分組成，一部分是EPlC6Q240C8芯片,，另一部分是按鍵,，譯碼器，LED數(shù)碼管,，發(fā)光二極管及可編程芯片的支持電路,。圖2所示是其AAA控制定時模塊的引腳排列。其主要功能引腳的定義如下：

　　Setw(置位鍵)：用于選定定時器所需定時的對應位,。發(fā)光二極管對應七段數(shù)碼管設置,，當選定對應的位時，相應的發(fā)光二極管亮,；

　　Set(置數(shù)鍵)：用于設置選定位的具體數(shù)值,；

　　Start鍵：用于設定好時間后啟動秒表計時?？赏ㄟ^軟件使start按鍵經(jīng)過鎖存器后進人AAA模塊,。Start觸發(fā)后可產(chǎn)生持續(xù)的高電平；

　　ALM(揚聲器)：可在計時結束時發(fā)聲報警,；

　　Clr(清零鍵)：用于計時器的清零復位,；

　　七段數(shù)碼管用于顯示定時數(shù)字，set模塊用控制數(shù)碼管的掃描頻率,。

3 主要模塊軟件程序

　　圖3所示是該定時器的軟件系統(tǒng)構成,。本軟件包括控制／定時模塊和顯示模塊兩大部分。

　　3.1 控制／定時模塊

　　AAA控制／定時模塊是該定時器的核心部分,，該模塊的程序流程圖如圖4所示,。

　　當START為高電平時，該定時器將進入倒計時階段,。當CLK脈沖上升沿到來時,，計數(shù)以秒的速度減1，直到計時結束,，使ALM位為高電平為止,。CLR為復位端，可用來清零，通常采用異步復位方式,。SETW用于選位,，高電平有效。SET用于對選定的位進行置數(shù),，也是高電平有效,。ALM輸出端將在定時結束時產(chǎn)生高電平。Q0～Q5為四位BCD碼輸出端口,，主要用于顯示,。

3.2 顯示模塊

　　通過XUAN模塊可完成BCD碼的轉(zhuǎn)化，再經(jīng)DISP模塊譯碼．然后輸出給七段數(shù)碼管,。

　　(1)XUAN模塊

　　XUAN可產(chǎn)生四位BCD碼輸入,，并從sel端輸出。該模塊的管腳圖如圖5所示,。其源程序代碼如下：

　　(2)DISP模塊

　　DISP模塊主要用于譯碼,，可定義七段數(shù)碼管顯示的數(shù)字。其源程序如下：

4 系統(tǒng)仿真及結果

　　圖6所示是對AAA控制／定時模塊的仿真結果,。由此結果可見,，當setw置“1”時，statea位選從0到5循環(huán),，分別代表六個數(shù)碼管的位置,。當start置“1”時，q5-q0進行借位減法,。q5,、q4表示小時，最高可到99小時,；q3,、q2表示分鐘，最高59分鐘,；q1,、q0表示秒，最高為59秒,。

　　
5 結束語

　　本設計從總體要求出發(fā),，采用模塊化設計方法，實現(xiàn)了長達99小時的定時設計,。同時采用QuartusⅡ4.0仿真環(huán)境進行了仿真,。結果證明，本系統(tǒng)可以實現(xiàn)理想的定時操作而且設計體現(xiàn)了人性化,，具有較強的實際應用價值,。