VHDL數(shù)字時鐘實驗報告

1、.VHDL數(shù)字時鐘設(shè)計一、實驗目的： 進一步練習VHDL語言設(shè)計工程的建立與仿真的步驟和方法、熟悉VHDL語言基本設(shè)計實體的編寫方法。同時，在已有知識的基礎(chǔ)上，簡單綜合編寫程序，仿制簡單器械。二、實驗環(huán)境： PC個人計算機、Windows XP操作系統(tǒng)、Quartus II集成開發(fā)環(huán)境軟件。三、設(shè)計要求：運用VHDL語言編寫一個數(shù)字鐘，具體要求： 1. 具有時、分、秒計數(shù)的十進制數(shù)字顯示功能，以24小時循環(huán)計時。2. 具有手動調(diào)節(jié)小時，分鐘的功能。3. 具有鬧鐘的功能，能夠在設(shè)定的鬧鐘時間發(fā)出鬧鈴聲。四、實驗步驟：1. 定義輸入輸出信號量port( clk:in std_logic; -時鐘

2、speak:out std_logic; -鈴 dout:out std_logic_vector(7 downto 0); -晶體管顯示 setclk:in std_logic_vector(2 downto 0); -操作按鈕 d1,d2,d3,d4,d5,d6: out std_logic); -六個晶體管 2. 定義結(jié)構(gòu)體中的信號量 signal sel:std_logic_vector(2 downto 0); signal hou1:std_logic_vector(3 downto 0); -時分秒的個位和十位 signal hou2:std_logic_vector(3 dow

3、nto 0); signal min1:std_logic_vector(3 downto 0); signal min2:std_logic_vector(3 downto 0); signal seth1:std_logic_vector(3 downto 0); signal seth2:std_logic_vector(3 downto 0); signal setm1:std_logic_vector(3 downto 0); signal setm2:std_logic_vector(3 downto 0); signal sec1:std_logic_vector(3 downt

4、o 0); signal sec2:std_logic_vector(3 downto 0); signal h1:std_logic_vector(3 downto 0); signal h2:std_logic_vector(3 downto 0); signal m1:std_logic_vector(3 downto 0); signal m2:std_logic_vector(3 downto 0); signal s1:std_logic_vector(3 downto 0); signal s2:std_logic_vector(3 downto 0); signal sph1,

5、sph2,spm1,spm2,sps1,sps2:std_logic_vector(3 downto 0); signal count_sec:std_logic_vector(9 downto 0); signal sec_co:std_logic; signal co1,co2,co3,co4:std_logic; -進位 signal switch:std_logic_vector(1 downto 0); -表示狀態(tài) 3. 分頻模塊 用來定義秒count_sec用來計時鐘個數(shù)，當count_sec=1111111111時，及得到1Hz信號。代碼如下： process (clk) is-

6、define a second begin if(clkevent and clk=1)then if(count_sec=1111111111)then count_sec=0000000000; sec_co=1; else count_sec=count_sec+1; sec_co=0; end if; end if; end process;4時鐘正常走時模塊該模塊使用6個進程實現(xiàn)，分別為秒個位計時、秒十位計時、分個位計時、分十位計時、時個位計時、時十位計時。 process(sec_co) is-秒個位 begin if switch=00 then-正常狀態(tài) if sec_co=1

7、 then if sec2=1001 then sec2=0000; co1=1; else sec2=sec2+1; co1=0; end if; end if; elsif switch=01 then-調(diào)時狀態(tài) sec2=0000; end if; end process; - process (co1) is-秒十位 begin if switch=00 then if co1event and co1=1 then if (sec1=0101)then sec1=0000; co2=1; else sec1=sec1+1; co2=0; end if; end if; elsif s

8、witch=01 then sec1=0000; end if; end process; - process (co1,co2) is-分鐘個位 begin if switch=00 then if co2event and co2=1 then if min2=1001 then min2=0000; co3=1; else min2=min2+1; co3=0; end if; end if; elsif switch=01 then min2=setm2; end if; end process; - process (co3) is-分鐘十位 begin if switch=00 t

9、hen if co3=1 then if min1=0101 then min1=0000; co4=1; else min1=min1+1; co4=0; end if; end if; elsif switch=01 then min1=setm1; end if; end process; - process(co4)-小時 begin if switch=00 then if co4=1 then if (hou1=0010) then-小時十位為2時，個位滿3進一 if(hou2=0011)then hou2=0000; hou1=0000; else hou2=hou2+1; en

10、d if; else-小時十位為0或1，個位滿9進一 if(hou2=1001)then hou2=0000; hou1=hou1+1; else hou2=hou2+1; end if; end if; end if; elsif switch=01 then hou1=seth1; hou2=seth2; end if; end process;5調(diào)時模塊 該進程用來控制時鐘狀態(tài)，switch為“00”時正常顯示時間，為“01”時是進行調(diào)時， 為“10”時是設(shè)置鬧鐘時間。代碼如下： process (setclk(0) is begin if(setclk(0)event and setc

11、lk(0)=1)then if(switch=10)then switch=00; else switch=switch+1; end if; end if; end process; process (setclk(2),switch,setclk(1) is begin-setclk(1)為1調(diào)分 if(switch=01 and setclk(1)=1)then if(setclk(2)event and setclk(2)=1)then if(setm2=1001)then setm2=0000; if(setm1=0101)then setm1=0000; else setm1=se

12、tm1+1; end if; else setm2=setm2+1; end if; end if; end if; end process; process (setclk(2),switch,setclk(1) is begin-setclk(1)為0調(diào)時 if(switch=01 and setclk(1)=0)then if(setclk(2)event and setclk(2)=1)then if(seth1=0010)then if(seth2=0011)then seth1=0000; seth2=0000; else seth2=seth2+1; end if; else i

13、f(seth2=1001)then seth1=seth1+1; seth2=0000; else seth2=seth2+1; end if; end if; end if; end if; end process;6鬧鐘模塊該模塊由3個小模塊組成，分別為設(shè)置鬧鐘時間、判斷鬧鐘時間是否到達以及鬧鈴聲音模塊。（1）設(shè)置鬧鐘時間模塊該進程用于設(shè)置鬧鐘時間。信號量switch為10時，表示設(shè)置鬧鐘時間； if(switch=10)then-調(diào)鬧鐘時，顯示鬧鐘設(shè)置時間 if sel=000 then d1doutdoutdoutdout=XXXXXXXX; end case; elsif sel=0

14、01 then d2doutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdout=XXXXXXXX; end case; elsif sel=010 then d3doutdoutdoutdoutdoutdoutdout=XXXXXXXX; end case; elsif sel=011 then d4doutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdout=XXXXXXXX; end case; elsif sel=100 then d5doutdoutdoutdoutdoutdoutdout=XXXXXXXX; end case;

15、 elsif sel=101 then d6doutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdout=XXXXXXXX; end case; end if;（2）鬧鈴聲音模塊通過分頻產(chǎn)生蜂鳴，即發(fā)出鬧鈴聲音。 process (switch) is-鬧鈴 begin-設(shè)置鬧鈴時秒歸零 if switch=10 then sps1=0000; sps2=0000; end if; end process; process (switch,setclk(2),setclk(1) is begin if(switch=10 and setclk(1)=1)then i

16、f(setclk(2)event and setclk(2)=1)then if(spm2=1001)then spm2=0000; if(spm1=0101)then spm1=0000; else spm1=spm1+1; end if; else spm2=spm2+1; end if; end if; end if; end process; process (switch,setclk(2),setclk(1) is begin if(switch=10 and setclk(1)=0)then if(setclk(2)event and setclk(2)=1)then if(sp

17、h1=0010)then if(sph2=0011)then sph1=0000; sph2=0000; else sph2=sph2+1; end if; else if(sph2=1001)then sph2=0000; sph1=sph1+1; else sph2=sph2+1; end if; end if; end if; end if; end process; process (clk,sph1,sph2,spm1,spm2,hou1,hou2,min1,min2) is begin if(sph1=hou1 and sph2=hou2 and spm1=min1 and spm

18、2=min2)then speak=clk; else speak=0; end if; end process;7數(shù)碼管顯示模塊（1）選擇時間顯示 process(key1,key2,change) begin if(key1=0)and(key2=0)thensec_0=sec_00; sec_1=sec_11; min_0=min_00; min_1=min_11; hour_1=hour_11;hour_0=hour_00; elsif(key1=1)and(key2=0)thensec_0=sec_000; sec_1=sec_111; min_0=min_000;min_1=min

19、_111; hour_0=hour_000;hour_1=hour_111; elsif(key1=0)and(key2=1)thensec_0=sec_0000; sec_1=sec_1111; min_0=min_0000;min_1=min_1111; hour_0=hour_0000;hour_1=hour_1111; end if; end process;（2） 數(shù)碼管時間顯示 if sel=000 then d1doutdoutdoutdout=XXXXXXXX;end case; elsif sel=001 thend2doutdoutdoutdoutdoutdoutdoutd

20、outdoutdoutdout=XXXXXXXX;end case; elsif sel=010 thend3doutdoutdoutdoutdoutdoutdout=XXXXXXXX;end case; elsif sel=011 thend4doutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdout=XXXXXXXX;end case; elsif sel=100 thend5doutdoutdoutdoutdoutdoutdout=XXXXXXXX;end case; elsif sel=101 thend6doutdoutdoutdoutdoutdoutd

21、outdoutdoutdoutdout=XXXXXXXX;end case; end if;五、實驗結(jié)果分析總結(jié)：該程序基本實現(xiàn)了數(shù)字時鐘的基本功能，能夠正常走時，并且可以校正時間，還可以進行鬧鐘設(shè)置。 通過這次VHDL課程設(shè)計，我學到了很多，對于原本掌握的不好的數(shù)字邏輯相關(guān)知識，在課程設(shè)計具體實踐中有了很深刻的認識，在對于Quartus II的操作上也有很大的提高，增加了操作的熟練程度，現(xiàn)在我已經(jīng)有信心做任何的設(shè)計課題。在編程中還遇到其他一些小問題，有好多都是由于不夠細心，不夠嚴謹造成的，通過編程，我會一步步養(yǎng)成一個好的編程習慣，盡量避免一些不必要的錯誤，一步步提高自己。在今后的學習中，我還

22、需要不斷學習，不斷鍛煉自己。6、 附：源代碼library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity clock isport( clk:in std_logic; -時鐘 speak:out std_logic; -鈴 dout:out std_logic_vector(7 downto 0); -晶體管顯示 setclk:in std_logic_vector(2 downto 0); -操作按鈕 d1,d2,d3,d4,d5,d6: out std_logic); -六個晶體管end e

23、ntity clock;architecture one of clock issignal sel:std_logic_vector(2 downto 0);signal hou1:std_logic_vector(3 downto 0); -時分秒的個位和十位signal hou2:std_logic_vector(3 downto 0);signal min1:std_logic_vector(3 downto 0);signal min2:std_logic_vector(3 downto 0);signal seth1:std_logic_vector(3 downto 0);sig

24、nal seth2:std_logic_vector(3 downto 0);signal setm1:std_logic_vector(3 downto 0);signal setm2:std_logic_vector(3 downto 0);signal sec1:std_logic_vector(3 downto 0);signal sec2:std_logic_vector(3 downto 0);signal h1:std_logic_vector(3 downto 0);signal h2:std_logic_vector(3 downto 0);signal m1:std_log

25、ic_vector(3 downto 0);signal m2:std_logic_vector(3 downto 0);signal s1:std_logic_vector(3 downto 0);signal s2:std_logic_vector(3 downto 0);signal sph1,sph2,spm1,spm2,sps1,sps2:std_logic_vector(3 downto 0);signal count_sec:std_logic_vector(9 downto 0);signal sec_co:std_logic;signal co1,co2,co3,co4:st

26、d_logic; -進位signal switch:std_logic_vector(1 downto 0); -表示狀態(tài)begin-process (clk) is-define a secondbeginif(clkevent and clk=1)thenif(count_sec=1111111111)thencount_sec=0000000000;sec_co=1;elsecount_sec=count_sec+1;sec_co=0;end if;end if;end process;-process(sec_co) is-秒個位beginif switch=00 then-正常狀態(tài)i

27、f sec_co=1 thenif sec2=1001 thensec2=0000;co1=1;else sec2=sec2+1;co1=0;end if;end if;elsif switch=01 then-調(diào)時狀態(tài)sec2=0000;end if;end process;-process (co1) is-秒十位beginif switch=00 thenif co1event and co1=1 thenif (sec1=0101)thensec1=0000;co2=1;elsesec1=sec1+1;co2=0;end if;end if;elsif switch=01 thense

28、c1=0000;end if;end process;-process (co1,co2) is-分鐘個位beginif switch=00 thenif co2event and co2=1 thenif min2=1001 thenmin2=0000;co3=1;elsemin2=min2+1;co3=0;end if;end if;elsif switch=01 thenmin2=setm2;end if;end process;-process (co3) is-分鐘十位beginif switch=00 thenif co3=1 thenif min1=0101 then min1=

29、0000;co4=1;elsemin1=min1+1;co4=0;end if;end if;elsif switch=01 thenmin1=setm1;end if;end process;-process(co4)-小時beginif switch=00 thenif co4=1 thenif (hou1=0010) then-小時十位為2時，個位滿3進一if(hou2=0011)thenhou2=0000;hou1=0000;elsehou2=hou2+1;end if;else-小時十位為0或1，個位滿9進一if(hou2=1001)thenhou2=0000;hou1=hou1+1

30、;elsehou2=hou2+1;end if;end if;end if;elsif switch=01 thenhou1=seth1;hou2=seth2;end if;end process;-process (setclk(0) is-控制時鐘狀態(tài)，00正常，01調(diào)時，10鬧鐘beginif(setclk(0)event and setclk(0)=1)thenif(switch=10)thenswitch=00;elseswitch=switch+1;end if;end if;end process;process (setclk(2),switch,setclk(1) isbeg

31、in-setclk(1)為1調(diào)分if(switch=01 and setclk(1)=1)thenif(setclk(2)event and setclk(2)=1)thenif(setm2=1001)thensetm2=0000;if(setm1=0101)thensetm1=0000;elsesetm1=setm1+1;end if;elsesetm2=setm2+1;end if;end if;end if;end process;process (setclk(2),switch,setclk(1) isbegin-setclk(1)為0調(diào)時if(switch=01 and setcl

32、k(1)=0)thenif(setclk(2)event and setclk(2)=1)thenif(seth1=0010)thenif(seth2=0011)thenseth1=0000;seth2=0000;elseseth2=seth2+1;end if;elseif(seth2=1001)thenseth1=seth1+1;seth2=0000;elseseth2=seth2+1;end if;end if;end if;end if;end process;-process (switch) is-鬧鈴begin-設(shè)置鬧鈴時秒歸零if switch=10 thensps1=0000;sps2=0000;end