電子技術(shù)試驗(yàn)大作業(yè)試驗(yàn)報(bào)告簡易數(shù)字鐘的制作和調(diào)試

上潺文理大學(xué)《電子技術(shù)試驗(yàn)》課程學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱： 簡易數(shù)字鐘的制作和調(diào)試姓名： *** 學(xué)號： 班級： 手機(jī)： 郵箱： ***年4月16日目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?3\o"CurrentDocument"2實(shí)驗(yàn)要求 3\o"CurrentDocument"基本要求 3\o"CurrentDocument"擴(kuò)展要求 3\o"CurrentDocument"3實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 3\o"CurrentDocument"1時鐘顯示 3\o"CurrentDocument"2時鐘調(diào)整 4\o"CurrentDocument"3整點(diǎn)報(bào)時 5\o"CurrentDocument"4切換模式 6\o"CurrentDocument"5清零功能 7\o"CurrentDocument".實(shí)驗(yàn)結(jié)果 7\o"CurrentDocument".實(shí)驗(yàn)感想 81實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^本次實(shí)驗(yàn)的練習(xí)，學(xué)會在ISE集成環(huán)境下使用xilinx軟件，對分頻器、計(jì)數(shù)器、掃描工作方式、七段譯碼器等內(nèi)容有更深的理解，學(xué)會用Verilog語言進(jìn)行可編程邏輯器件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)簡易時鐘的設(shè)計(jì),編程控制硬件BASYS2實(shí)現(xiàn)各種功能，培養(yǎng)硬件開發(fā)的能力。2實(shí)驗(yàn)要求基本要求.構(gòu)造一個24小時制的數(shù)字鐘，要求能顯示時、分、秒（用數(shù)碼管加LED來完成，數(shù)碼管顯示小時和分鐘，LED顯示秒）。.能利用BASYS2板上的微動開關(guān)作時鐘的調(diào)整。.用數(shù)碼管的閃爍作整點(diǎn)報(bào)時。擴(kuò)展要求.增加12/24小時顯示切換模式。.增加清零功能。3實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時鐘顯示主要思想利用分頻的原理，將頻率為50MHZ的時鐘輸入分頻為1HZ。利用掃描工作的方式，將小時和分鐘顯示在數(shù)碼管上。實(shí)現(xiàn)步驟計(jì)數(shù)：在時鐘的上升沿記錄周期數(shù)clk_cnt，超過50M，clk_cnt歸零重新計(jì)數(shù)，并將秒的個位second2力口1，另外用second1,minute2,minute1,hour1,hour2來分別記錄秒的十位，分鐘的個位、十位，小時的個位、十位。根據(jù)24小時制的進(jìn)位方式，秒和分鐘00-59計(jì)數(shù)，3滿60進(jìn)位，小時023計(jì)數(shù)，故總的時間顯示范圍為00:0023:59。顯示：將小時和分鐘分別顯示在數(shù)碼管上，采用掃描工作的方式，利用時鐘計(jì)數(shù)變量clk_cnt的14、15兩位的循環(huán)變化來依次循環(huán)顯示小時和分鐘的數(shù)字，具體語句如下：case(c2k_cnt[15:1^])0:ziuiu=niinjte2[3:0];: el[2:0];:n-Jir.=?LOjr2-3:0];; [1;0];endce5e同時也根據(jù)時鐘計(jì)數(shù)變量clk_cnt的14、15兩位的循環(huán)變化來確定哪一個數(shù)碼管點(diǎn)亮，并與顯示數(shù)字一一對應(yīng)。由于刷新頻率較高，數(shù)碼管的余輝以及人眼視覺暫留的效果，所以可以實(shí)現(xiàn)小時和分鐘同時顯示在數(shù)碼管上，具體代碼如下：case(clk_cnt[15:14]]0:an=4'blllOj:an=4m必H:an=4'blOll;:an=4'Mill;endcase對于秒鐘，利用7個LED燈顯示。采用BCD碼，前3個LED顯示秒鐘的十位，后4個LED顯示秒鐘的個位，仍用case語句分情況顯示，例如秒的十位顯示代碼如下：begince.se(second^[3:0])□:Ld[3:0]=4'bOOOCi;1:Ld[3:0]=4'bOOOl;2：Ld[3：0]=41bOOld；3：Ld[3：0]=41bOOll；4：Ld[3：0]=41bOlOO；5：Ld[3：0]=41bOlOl；Ld[3:0]=4'BOHO;7：Ld[3:0]=4'bOlll;5:Id[3:0]=4'hlOOO;9:Ld[3:0]=4'hlOOl;default:Id[3;Q]an曰。鼻呂e時鐘調(diào)整主要思想利用微動開關(guān)，實(shí)現(xiàn)對小時和分鐘的調(diào)整。關(guān)鍵點(diǎn)在于記錄微動開關(guān)的狀態(tài)變化，在按鈕狀態(tài)從0變1的時刻發(fā)出控制信號，而不是直接在微動開關(guān)的上升沿作調(diào)整，避免在使用的過程中會出現(xiàn)一些毛刺與抖動對功能產(chǎn)生影響。實(shí)現(xiàn)步驟捕捉按鈕的狀態(tài):在clk的每一個上升沿記錄按鈕的前一刻的狀態(tài)inc0以及此時刻的狀態(tài)inc，若出現(xiàn)從0變1的情況，則令控制信號incflag=1，表示此按鈕被按下，其他情況控制信號均為0。增加按鈕的代碼如下：aIways@(pcsedgeulk)begin.in.c=b-tn.[1];if(&in.c)begin.in.cO=in.c;incf;end.elsebegin.in.cO=in.c;in.cflag=O;end.end.根據(jù)控制信號incflag調(diào)整小時和分鐘的值。為了減少微動開關(guān)的數(shù)目，所以調(diào)整小時和分鐘共用兩個微動開關(guān)，另由一個撥動開關(guān)sw0確定調(diào)整小時還是分鐘一一若撥動開關(guān)信號為0，則控制小時技術(shù)，否則控制分鐘技術(shù)；若增加按鈕的控制信號為1，則根據(jù)相應(yīng)的撥動開關(guān)增加小時計(jì)數(shù)，或者分鐘計(jì)數(shù)；同樣地，若減小按鈕的控制信號為1，則根據(jù)相應(yīng)的撥動開關(guān)減小小時計(jì)數(shù)或者分鐘計(jì)數(shù)。這樣就實(shí)現(xiàn)了對小時和分鐘的調(diào)整，本實(shí)驗(yàn)未考慮對秒調(diào)整的情況。整點(diǎn)報(bào)時主要思想當(dāng)分鐘向小時進(jìn)位的時候，說明到了整點(diǎn)的時刻，此時發(fā)出一個整點(diǎn)報(bào)時的信號來控制數(shù)碼管產(chǎn)生相應(yīng)的閃爍報(bào)時。閃爍次數(shù)均為10。閃爍效果是讓數(shù)碼管在改分鐘前10秒每秒鐘的前半秒點(diǎn)亮，后半秒熄滅來實(shí)現(xiàn)的。實(shí)現(xiàn)步驟判斷是否到達(dá)整點(diǎn)，發(fā)出整點(diǎn)報(bào)時信號timeflag。在分鐘十位minute1向小時各位hour2進(jìn)位的時候，將整點(diǎn)報(bào)時信號置1，秒鐘個位second2向秒鐘十位second1進(jìn)位的時候，將整點(diǎn)報(bào)時信號置0.根據(jù)整點(diǎn)報(bào)時信號，調(diào)整數(shù)碼管的顯示效果。若整點(diǎn)報(bào)時信號timeflag為1，則調(diào)整數(shù)碼管在每秒鐘的前半秒點(diǎn)亮，后半秒熄滅以實(shí)現(xiàn)閃爍的效果。具體代碼如下：always§(*)L>e目工口(t-iiue￡lag>Q)begini￡(clk_cnt[Z5:O]>24232223)an=^'131111;elsecaseCclk_cnt[15:14])0::endcdseendelsebegincaseCclk_cnt[15:14])□:an=^'tl210;1:an=^'tl202;2:an=^'tl012;3:an=^'t0212;endcdseendend.切換模式主要思想實(shí)現(xiàn)24小時制和12小時制的模式切換。在計(jì)數(shù)方面，仍然保持24小時制的計(jì)數(shù)方式，只在顯示的時候，根據(jù)撥動開關(guān)sw2的值，來確定顯示24小時制還是12小時制。實(shí)現(xiàn)步驟判斷撥碼開關(guān)sw2的值，若為0，則為24小時制，數(shù)碼管按原設(shè)定的方案顯示；若為1，則為12小時制，改變數(shù)碼管顯示的值，顯示范圍為1:0012:59，即超過12小時的部分以及零點(diǎn)需要重新設(shè)置顯示，改變小時顯示且不改變hour2和hour1的值，輸出到相應(yīng)的顯示部分，部分代碼如下：always@(比)beginif(sw[2]=l￡(10ml[1:0]+hour2[3:0]>121101[1:0]+hour2[3:0]==0})beginif(IQ url[1:Q]+hour2[3:Q]=20}beginhQurll[l:0]=0;hQur22[3:0]=8;endelseif(101[1:0]-Fhour2[3:0]=21}beginhQurll[l:0]=a；hQur22[3:0]=9;endelseif(10frhourl[1:0]-Fhour2[3:0]=22)begintinnrT1Fl:C11=T:清零功能主要思想設(shè)置清零按鈕，一旦按下，小時分鐘和秒的顯示全部歸零。實(shí)現(xiàn)步驟根據(jù)清零按鈕的狀態(tài)，一旦檢測到清零按鈕有上升沿跳變，則將所有計(jì)數(shù)變量歸零。從而使所有的顯示全部歸零，代碼如下：if（DE⑶）beginelk:cnt=0;Becondl[2:0]=0;second2]3:凸]=口；rr.L^mtel[E:凸]=0;：W:口]=口1:口口31[1;Q]=0;口crnrE[3;0]=0;亡二已.實(shí)驗(yàn)結(jié)果通過上述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的分析，編寫好Verilog程序，燒錄到BASYS2板子中，觀察各種功能的實(shí)現(xiàn)情況。.時鐘顯示功能正常，能夠顯示出秒（LED顯示BCD碼）、分和小時（數(shù)碼管顯示），并且顯示的時間非常準(zhǔn)確。.時鐘調(diào)整功能正常，選擇撥動開關(guān)SW0的狀態(tài)，為0時，通過兩個調(diào)整按鈕（BTN0：減小按鈕，BTN1：增加按鈕），可以正常的調(diào)整分鐘的值，在00-59之間變化。同樣地，SW0為1時，通過兩個調(diào)整按鈕（BTN0：減小按鈕，BTN1：增加按鈕），可以正常的調(diào)整小時的值，在00-23之間變化。小時和分鐘的調(diào)整相互獨(dú)立，互不影響。.整點(diǎn)報(bào)時功能正常，在整點(diǎn)時刻，數(shù)碼管會閃爍，閃爍次數(shù)為10。.切換模式功能正常，選擇撥動開關(guān)SW2的狀態(tài)，為0時，是24小時制顯示；為1時，是12小時制顯示。.清零功能功能正常，按下按鈕BTN2,全部顯示歸零，包括數(shù)碼管和LED，全部從0開始重新計(jì)數(shù)。.實(shí)驗(yàn)感想在本次大作業(yè)之前，我對verilog語言知之甚少，甚至對老師給的四個示例程序都并不完全理解，對ISE的使用也并不熟練。但是通過本