四位LCD显示计时器研究

摘要

本文简述了一种利用Vcrilog硬件描述语言设计数字计时器的方案，同时给出了系统各部分逻辑电路和仿真结果。此外，还针对芯片中应用到的一些模拟电路进行分析，深入分析了计时器芯片中CMOS晶振电路、倍压电路、ESD保护电路的工作原理。 此计时器芯片是根据兴华公司市场需求而开发的实际项目，可以广泛用于药盒定时器、厨房和停车场闹响定时等等，是一款很有实用价值的消费类产品。M6002是采用CMOS工艺制造的四位数字顺/倒定时器芯片，它能直接驱动四位数字LCD显示。能从预设的时间倒计时到零，并在到零后闹响32秒或64秒，也可以从零正计时到最大值。最大可设置时间是99分59秒。计时模式可选，有正常模式即顺/倒计时模式和只有倒计时模式。除此以外，定时器还提供了开始/停止和记忆功能。 该计时器芯片的特点有占用较小的硬件资源，具有复位功能，能够驱动LCD显示，可以方便地扩展成定时器，数字钟或者其他计时装置。此外，它具有面积小功耗小的优点，经过简单扩展或改造，也可以成为许多玩具的定时或计时模块，从而为开发人员节省了宝贵的时间和资源。 此外还介绍了CMOS工艺及其流程，详细描述了应用一种适于片内集成的低功耗CMOS晶体振荡电路，使得电路的平均工作电流降到1μA左右。同时，用自己做过的几个芯片实例，说明了如何使设计和工艺相结合去降低芯片的功耗和提高芯片的ESD性能。 最后，M6002计时器芯片是基于COMS P阱A1栅工艺设计，经由电路仿真，每个模块性能都满足要求。通过样片测试，很好的实现了晶振的匹配、LCD显示和定时闹响功能。输入电压1.5V，功耗电流小于1μm。ESD测试耐压1500V，正好符合产品要求，是一款很成功的实用型芯片设计。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题背景

1.2国内外研究情况

1.3本文的主要工作

1.4论文的结构

第二章概述

2.1常用EDA设计工具

2.1.1电子电路设计与仿真工具

2.1.2 IC设计软件

2.2 CMOS工艺介绍

2.3倍压理论

2.4 ESD保护原理

第三章计时器芯片的电路组成

3.1 Vcrilog HDL 语言描述

3.2具体电路的Verilog语言描述

3.2.1分频电路

3.2.2计数器电路

3.2.3动态扫描电路

3.2.4显示译码电路

3.3具体电路的组成

3.3.1系统总体框图

3.3.2系统功能要求

3.4模块功能及仿真

3.2.1秒、分计时说明

3.2.2 LCD显示电路COM端信号

3.2.3 LCD显示电路的仿真

3.2.4分频电路的仿真

3.2.5闹响时间设定电路

3.2.6倍压电路仿真

小结

第四章M6002的模拟电路设计

4.1 CMOS晶振电路

4.1.1电路设计分析

4.1.2电路改进

4.1.3完整电路及仿真结果

4.2倍压原理

4.2.1 2倍压电路

4.2.2 n倍压电路

4.2.3应用电路

4.2.4模拟结果分析

4.3 CMOS电路中ESD保护结构的设计

4.3.1 ESD的测试方法

4.3.2 ESD保护原理

4.3.3 CMOS电路ESD保护结构的设计

4.3.4 ESD几个应用的实例

4.3.4流片简介：

小结

第五章结束语

致谢

参考文献

研究成果

附录