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一种可编程实时时钟芯片的研究与设计

作　者: 童海涛
导　师: 徐静平
学　校: 华中科技大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 实时时钟可编程 Verilog语言 I~2C总线
分类号: TN402
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 27次
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内容摘要

随着消费类电子产品的蓬勃发展,实时时钟芯片在各种电子产品中得到了广泛的应用。本课题基于数字集成电路自顶向下和自底向上相结合的设计方法,采用Verilog语言,利用ModelSim仿真工具,设计了一款新型的可编程高精度的实时时钟芯片。内容包括芯片电路的工作原理、设计、仿真以及FPGA验证。本文设计的实时时钟与I2C总线兼容,由微控制器控制,具有可供选择的可编程涓流充电功能,具有备用电池以及实用的RAM存储器。供用户使用的RAM由多个字节的静态存储器构成,可以用于暂时存放数据。芯片可以通过两根串行总线控制。实时时钟可以提供秒分时年月日等时间信息,能够根据月份数的大小自动调整天数,并且具有闰年补偿功能直至9999年。时钟以24小时制式或者带上下午指示标志的12小时制式的方式工作,可以广泛应用于实际数字时钟产品中。当报警信号有效时,可以通过频率选择寄存器中的可编程配置信息选择四种频率中的一种用来驱动扬声器。本文详细讨论了可编程时钟电路、电源管理电路、报警控制逻辑电路,完成了串并转换模块、频率选择模块、涓流充电模块、报警信号产生模块、计时模块的Verilog代码实现。在完成电路原理分析及子模块设计的基础上,对整体电路进行了功能仿真及验证。仿真是在Mentor公司的ModelSim下进行的,采用Xilinx Spartan型号的FPGA进行了验证,从而保证了设计的正确性。最终的设计结果完全符合设计要求。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
1 绪论  8-12
  1.1 实时时钟概况及发展  8-9
  1.2 选题目的及意义  9-10
  1.3 论文结构安排  10-12
2 实时时钟芯片介绍  12-21
  2.1 芯片特性  12-14
  2.2 芯片采用的协议  14-17
  2.3 芯片工作原理及应用  17-19
  2.4 小结  19-21
3 实时时钟芯片整体设计  21-45
  3.1 可编程时钟模块设计  21-38
  3.2 电源管理模块设计  38-40
  3.3 报警控制逻辑模块设计  40-43
  3.4 小结  43-45
4 数字部分VERILOG 实现  45-67
  4.1 I~2C 接口  47-58
  4.2 计时功能  58-61
  4.3 频率选择功能  61-62
  4.4 涓流充电控制功能  62-63
  4.5 报警信号产生  63-66
  4.6 小结  66-67
5 功能仿真与FPGA 验证  67-79
  5.1 功能仿真  67-75
  5.2 FPGA 验证  75-78
  5.3 小结  78-79
6 总结与展望  79-81
致谢  81-82
参考文献  82-85
附录作者在攻读硕士学位期间发表的论文  85

一种可编程实时时钟芯片的研究与设计

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