用Verilog語言編寫的多功能數(shù)字鐘

1、20092010學(xué)年第二學(xué)期數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告專業(yè)班級：電氣-08-1姓 名：曹操學(xué) 號：08051127設(shè)計(jì)日期：2010年8月23日27日設(shè)計(jì)題目多功能數(shù)字鐘電路設(shè)計(jì)二 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求多功能數(shù)字鐘應(yīng)該具有的功能有：顯示時分秒、整點(diǎn)報(bào)時、小時 和分鐘可調(diào)等基本功能。 整個鐘表的工作應(yīng)該是在 1Hz 信號的作用下進(jìn)行， 這樣每來一個時鐘信號，秒增加 1 秒，當(dāng)秒從 59 秒跳轉(zhuǎn)到 00 秒時，分鐘 增加 1 分，同時當(dāng)分鐘從 59 分跳轉(zhuǎn)到 00 分時，小時增加 1 小時，小時的 范圍為 023 時。在實(shí)驗(yàn)中為了顯示的方便，由于分鐘和秒鐘顯示的范圍都是從059，所以可以用一個 3 位的二

2、進(jìn)制碼顯示十位，用一個四位的二進(jìn)制碼（ BCD 碼）顯示個位，對于小時因?yàn)樗姆秶菑?023，所以可以用一個 2 位的 二進(jìn)制碼顯示十位，用一個 4位的二進(jìn)制碼（BCD碼）顯示個位。實(shí)驗(yàn)中由于七段碼管是掃描的方式 顯示，所以雖然時鐘需要的是 1Hz 時鐘信號，但是掃描需要一個比較高頻率的信號， 因此為了得到準(zhǔn)確的 1Hz 信號，必須對輸入的系統(tǒng)時鐘 50Mhz 進(jìn)行分頻。對于整點(diǎn)報(bào)時功能，本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的是當(dāng)進(jìn)行正點(diǎn)的倒計(jì)時 5 秒時，讓LED來閃爍進(jìn)行整點(diǎn)報(bào)時的提示。調(diào)整時間的按鍵用按鍵模塊的 S1和S2, S1調(diào)節(jié)小時，每按下一次， 小時增加一個小時；S2調(diào)整分鐘，每按下一次，分鐘增加一分鐘

3、。另外用S8按鍵作為系統(tǒng)時鐘復(fù)位，復(fù)位后全部顯示000000管腳分配如下表:端口名使用模塊信號對應(yīng)FPGA管腳說明S1按鍵開關(guān)S1R16調(diào)整小時S2按鍵開關(guān)S2P14調(diào)整分鐘RST按鍵開關(guān)S8M15復(fù)位LEDLED模塊D1L14整點(diǎn)倒計(jì)時LEDAG0數(shù)碼管模塊A段N4LEDAG1數(shù)碼管模塊B段G4LEDAG2數(shù)碼管模塊C段H4LEDAG3數(shù)碼管模塊D段L5時間顯示LEDAG4數(shù)碼管模塊E段L4LEDAG5數(shù)碼管模塊F段K4LEDAG6數(shù)碼管模塊G段K5SEL0數(shù)碼管選擇位1M48個數(shù)碼管SEL1數(shù)碼管選擇位2F3的選擇位SEL2數(shù)碼管選擇位3F4CP脈沖源J350Mhz脈沖三.基于Verilo

4、g HDL語言的電路設(shè)計(jì)、仿真與綜合（一）頂層模塊本程序采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法，將其分為彼此獨(dú)立又有一定聯(lián)系的三個模塊,如圖1所示：S1option value oaonn iVNdgfLLocationPIN_P14CPoutHour5.0S1Minute5.0S2Second5.0RETLEDinst2xianshiCPoutHour5.0.Minute5.0i Second5.0inStSEL2.0LEDAG6.0PULEDOptionValueLocation PIN L14optionvalue切刪1 PN_他1Lcta PNJNLdtoon PIINJGLocation hn_H4Lo

5、cation P N L5Location P N_L4Location PN_K4Location pn K5outputSEL2.05#圖1:頂層結(jié)構(gòu)框圖（二）子模塊1.分頻器分頻器的作用是對50Mhz的系統(tǒng)時鐘信號進(jìn)行分頻，得到頻率為1000hz的信號，作為顯示器的輸入信源程序如下：module fenpin(input CP, output CPout );reg CPout;reg 31:0 Cout;reg CP_E n;always (posedge CP )/ 將 50MHz分頻為 1kHzbeg inCout = (Cout = 32d50000) ? 32dO : (Cou

6、t + 32d1);CP_E n = (Cout = 32d50000) ? 1d1 : 1d0;CPout = CP_E n;enden dmodule功能仿真波形如圖2所示（以五分頻為例）:CPB 0AnnnnmnfmnonmjWLrLrLrLnrLnnnnjmnnjmnnR rrPr raCFontB 0i|:iiiiiIiI:lJJ 1 1Iliii II i II l1 1 iii 1 1 ii1iiiiiiiiIi1i1iiiih%“iiIaiiii1ru2.控制器和計(jì)數(shù)器控制器的作用是，調(diào)整小時和分鐘的值，并能實(shí)現(xiàn)清零功能。計(jì)數(shù)器的作用是實(shí)現(xiàn)分鐘和秒鐘滿60進(jìn)1,小時則由23跳到

7、00。當(dāng)?shù)竭_(dá)59分55秒的時候，LED燈會閃爍來進(jìn)行報(bào)時。因?yàn)榭刂破骱陀?jì)數(shù)器的驅(qū)動信號頻率均為1Hz,故從分頻器輸出的信號進(jìn)入控制器后，要進(jìn)行二次分頻，由1Khz變?yōu)?Hz源程序如下:CPautCfLiz#員 mkiriMMrc rmMRiLl le l.1 . .U10且RETHOP 13- JJJLED- auffWit“訕“isinri9r,iHini!imodule kongzhiqi( CPout,S1,S2,RET,Hour,Minute,Second,LED );in put CPout,S1,S2,RET;output 5:0 Hour; output 5:0 Mi nute;

8、 output 5:0 Second; output LED;reg 5:0 Hour; reg 5:0 Mi nute;reg 5:0 Second;reg R1;reg R2,R8,LED; reg 10:0 Cout;reg Clk_E n;always(posedge CPout)beginif(S1=0)beginR1=1;endif(S2=0)beginR2=1;endif(RET=0)beginR8=1;endCout=(Cout=32d1000)?32d0:(Cout + 32d1); Clk_En=(Cout=32d1000)?1d1:1d0; if(Clk_En)begin

9、if(R1=1)beginif(Hour24) Hour=Hour+1;if(Hour=24)beginHour=0;endR1=0;endif(R2=1)beginif(Minute60)Minute=Minute+1;if(Minute=60)beginMinute=0;if(Hour24)Hour=Hour+1; if(Hour=24) beginHour=0;endendR2=0;endif(Second60)Second=Second+1;if(Second=60)beginSecond=0;if(Minute60)Minute=Minute+1;if(Minute=60)begin

10、Minute=0;if(Hour55)/ 整點(diǎn)倒計(jì)時 beginif(LED=1)LED=0;elseLED=1;endelseLED=0;if(R8=1) 清零beginHour=0;Minute=0;Second=0;R8=0;endendendendmodule功能仿真波形如圖 3 所示：3.顯示器顯示器的作用是將時一分一秒的值在數(shù)碼管上依次顯示出來。從分頻器輸出 的1Khz的信號作為數(shù)碼管的掃描信號。SEL表示三個數(shù)碼管選擇位，它的取值 表示八個數(shù)碼管，從左至右依次是 111000。LEDGA表示七段數(shù)碼管，它的取值決定特定位數(shù)上顯示的數(shù)字。 i.BAiarishiibz. _CPfi

11、utSLL2. .0)irr Ati if nmSUJ)注_. jAUWAUMUWUKMM-MMLUlUUUUUUULMMaUMWUWU&BHMMWWUWUMMUi*rLJ7F.rri、i 可亦需 i i1 Hours.-Jj 1i WinutBlL.qr L u aS&c&rKj5.0i- - -ii1iinst源程序如下：module xianshi( CPout,Hour,Minute,Second,SEL,LEDAG );in put CPout;in put Hour，Minute， Second; output SEL，LEDAG;reg 2:0 SEL;reg 6:0 Led;r

12、eg 3:0 shi1,ge1,shi2,ge2,shi3,ge3;always (posedge CPout ) beg inshiwei 1=H our/10; gewei 仁H our%10;shiwei2=Minute/10; gewei2=Minute%10; shiwei3=Second/10;gewei3=Second%10; if(SEL=3b110) case(shiwei1)/判斷位選SEL勺值，并將此位上的值輸出到數(shù)碼管4b0000:4b0001:4b0010:4b0011:4b0100:4b0101:4b0110:4b0111:4b1000:4b1001: defaul

13、t: endcaseLed = 7b0111_111;Led = 7b0000_110;Led = 7b1011_011;Led = 7b1001_111;Led = 7b1100_110;Led = 7b1101_101;Led = 7b1111_101;Led = 7b0000_111;Led = 7b1111_111;Led = 7b1101_111;Led = 7b0000_000;if(SEL=3b101)case(gewei1)4b0000:4b0001:4b0010:4b0011:4b0100:4b0101:4b0110:4b0111:4b1000:4b1001: default

14、: endcaseLed = 7b0111_111;Led = 7b0000_110;Led = 7b1011_011;Led = 7b1001_111;Led = 7b1100_110;Led = 7b1101_101;Led = 7b1111_101;Led = 7b0000_111;Led = 7b1111_111;Led = 7b1101_111;Led = 7b0000_000;if(SEL=3b100)Led=7b1000_000;if(SEL=3b011)case(shiwei2)4b0000:4b0001:4b0010:4b0011:4b0100:4b0101:4b0110:4

15、b0111:Led = 7b0111_111;Led = 7b0000_110;Led = 7b1011_011;Led = 7b1001_111;Led = 7b1100_110;Led = 7b1101_101;Led = 7b1111_101;Led = 7b0000_111;94b1000:4b1001: default: endcase if(SEL=3b010) case(gewei2) 4b0000:4b0001:4b0010:4b0011:4b0100:4b0101:4b0110:4b0111:4b1000:4b1001: default: endcase if(SEL=3b0

16、01) Led=7b1000_000; if(SEL=3b000) case(shiwei3)4b0000:4b0001:4b0010:4b0011:4b0100:4b0101:4b0110:4b0111:4b1000:4b1001: default: endcaseLed = 7b1111_111;Led = 7b1101_111;Led = 7b0000_000;Led = 7b0111_111 Led = 7b0000_110; Led = 7b1011_011; Led = 7b1001_111; Led = 7b1100_110; Led = 7b1101_101; Led = 7b

17、1111_101; Led = 7b0000_111; Led = 7b1111_111; Led = 7b1101_111; Led = 7b0000_000;Led = 7b0111_111;Led = 7b0000_110;Led = 7b1011_011;Led = 7b1001_111;Led = 7b1100_110;Led = 7b1101_101;Led = 7b1111_101;Led = 7b0000_111;Led = 7b1111_111;Led = 7b1101_111;Led = 7b0000_000;if(SEL=3b111)case(gewei3) 4b0000

18、: 4b0001: 4b0010: 4b0011: 4b0100: 4b0101: 4b0110:Led = 7b0111_111;Led = 7b0000_110;Led = 7b1011_011;Led = 7b1001_111;Led = 7b1100_110;Led = 7b1101_101;Led = 7b1111_101;4b0111:Led =7b0000_111;4b1000:Led =7b1111_111;4b1001:Led =7b1101_111;default:Led :=7b0000_000;endcaseSEL = SEL + 3d1; endassignCPontB 1 LEW 1