EDA课程设计—时钟

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姓名：学号：班级：EDA 课程设计 王 亮 2012118064 1211自动化

设计题目

多功能数字钟电路设计

设计任务及要求

多功能数字钟应该具有的功能有：显示时—分—秒、小时和分钟可调等基本功能。整个钟表的工作应该是在1Hz信号的作用下进行，这样每来一个时钟信号，秒增加1秒，当秒从59秒跳转到00秒时，分钟增加1分，同时当分钟从59分跳转到00分时，小时增加1小时，小时的范围为0~23时。

在实验中为了显示的方便，由于分钟和秒钟显示的范围都是从0~59，所以可以用一个3位的二进制码显示十位，用一个四位的二进制码（BCD码）显示个位，对于小时因为他的范围是从0~23，所以可以用一个2位的二进制码显示十位，用一个4位的二进制码（BCD码）显示个位。

实验中由于七段码管是扫描的方式 显示，所以虽然时钟需要的是1Hz时钟信号，但是扫描需要一个比较高频率的信号，因此为了得到准确的1Hz信号，必须对输入的系统时钟50Mhz进行分频。

调整时间的按键用按键模块的S1和S2，S1调节小时，每按下一次，小时增加一个小时；S2调整分钟，每按下一次，分钟增加一分钟。另外用S8按键作为系统时钟复位，复位后全部显示00—00—00。

三．基于Verilog HDL语言的电路设计、仿真与综合 （一）顶层模块

本程序采用结构化设计方法，将其分为彼此独立又有一定联系的三个模块，如图1所示：

图1：顶层结构框图

（二）子模块

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1.分频器

分频器的作用是对50Mhz的系统时钟信号进行分频，得到频率为1000hz的信号，作为显示器的输入信号。

源程序如下：

module fenpin(input CP, output CPout );

reg CPout;

reg [31:0] Cout; reg CP_En;

always @(posedge CP ) //将50MHz分频为1kHz begin Cout <= (Cout == 32'd50000) ? 32'd0 : (Cout + 32'd1); CP_En <= (Cout == 32'd50000) ? 1'd1 : 1'd0; CPout <= CP_En; end endmodule

功能仿真波形如图2所示(以五分频为例)：

2.控制器和计数器

控制器的作用是，调整小时和分钟的值，并能实现清零功能。计数器的作用是实现分钟和秒钟满60进1，小时则由23跳到00。当到达59分55秒的时候，LED灯会闪烁来进行报时。因为控制器和计数器的驱动信号频率均为1Hz，故从分频器输出的信号进入控制器后，要进行二次分频，由1Khz变为1Hz。

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源程序如下：

module kongzhiqi( CPout,S1,S2,RET, Hour,Minute,Second,LED );

input CPout,S1,S2,RET;

output [5:0] Hour;

output [5:0] Minute;

output [5:0] Second;

output LED;

reg [5:0] Hour;

reg [5:0] Minute;

reg [5:0] Second;

reg R1;

reg R2,R8,LED;

reg [10:0] Cout;

reg Clk_En;

always@(posedge CPout)

begin

if(S1==0)

begin

R1=1;

end

if(S2==0)

begin

R2=1;

end

if(RET==0)

begin

R8=1;

end

Cout=(Cout==32'd1000)?32'd0:(Cout + 32'd1);

Clk_En=(Cout==32'd1000)?1'd1:1'd0;

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if(Clk_En)

begin if(R1==1) begin if(Hour<24) Hour=Hour+1; if(Hour==24) begin Hour=0; end R1=0; end if(R2==1) begin if(Minute<60) Minute=Minute+1; if(Minute==60) begin Minute=0; if(Hour<24) Hour=Hour+1; if(Hour==24) begin Hour=0; End end R2=0; end if(Second<60) Second=Second+1; if(Second==60) begin Second=0; if(Minute<60) Minute=Minute+1;

if(Minute==60) begin Minute=0; if(Hour<24) Hour=Hour+1; if(Hour==24) begin Hour=0; end end end

if((Minute==59)&&(Second>55)) begin if(LED==1) LED=0; else

LED=1; end else LED=0;

if(R8==1)//清零 begin Hour=0; Minute=0; Second=0; R8=0; end end end

endmod

功能仿真波形如图3所示：

3．显示器

显示器的作用是将时—分—秒的值在数码管上依次显示出来。从分频器输出的1Khz的信号作为数码管的扫描信号。SEL 表示三个数码管选择位，它的取值表示八个数码管，从左至右依次是111~000。LEDGA表示七段数码管，它的取值决定特定位数上显示的数字。

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源程序如下：

module xianshi( CPout,Hour,Minute, Second,SEL,LEDAG );

input CPout;

input Hour，Minute， Second; output SEL，LEDAG;

reg [2:0] SEL; reg [6:0] Led;

reg [3:0] shi1,ge1,shi2,ge2,shi3,ge3;

always @(posedge CPout ) begin shiwei1=Hour/10; gewei1=Hour; shiwei2=Minute/10; gewei2=Minute; shiwei3=Second/10; gewei3=Second; if(SEL==3'b110) case(shiwei1)

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

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4'b0000: Led = 7'b0111_111; 4'b0001: Led = 7'b0000_110; 4'b0010: Led = 7'b1011_011; 4'b0011: Led = 7'b1001_111; 4'b0100: Led = 7'b1100_110; 4'b0101: Led = 7'b1101_101; 4'b0110: Led = 7'b1111_101; 4'b0111: Led = 7'b0000_111; 4'b1000: Led = 7'b1111_111; 4'b1001: Led = 7'b1101_111; default: Led = 7'b0000_000; endcase if(SEL==3'b100) Led=7'b1000_000; if(SEL==3'b011) case(shiwei2) 4'b0000: Led = 7'b0111_111; 4'b0001: Led = 7'b0000_110; 4'b0010: Led = 7'b1011_011; 4'b0011: Led = 7'b1001_111; 4'b0100: Led = 7'b1100_110; 4'b0101: Led = 7'b1101_101; 4'b0110: Led = 7'b1111_101; 4'b0111: Led = 7'b0000_111; 4'b1000: Led = 7'b1111_111; 4'b1001: Led = 7'b1101_111; default: Led = 7'b0000_000; endcase

if(SEL==3'b010) case(gewei2)

default: 7'b0000_000; endcase if(SEL==3'b111) case(gewei3) 4'b0000: 7'b0111_111;

4'b0001: Led =

Led = Led = 4'b0000: Led = 7'b0111_111; 7'b0000_110;

4'b0001: Led = 7'b0000_110; 4'b0010: Led 4'b0010: Led = 7'b1011_011; 7'b1011_011;

4'b0011: Led = 7'b1001_111; 4'b0011: Led 4'b0100: Led = 7'b1100_110; 7'b1001_111;

4'b0101: Led = 7'b1101_101; 4'b0100: Led 4'b0110: Led = 7'b1111_101; 7'b1100_110;

4'b0111: Led = 7'b0000_111; 4'b0101: Led 4'b1000: Led = 7'b1111_111; 7'b1101_101;

4'b1001: Led = 7'b1101_111; 4'b0110: Led default: Led = 7'b0000_000; 7'b1111_101;

endcase 4'b0111: Led if(SEL==3'b001) 7'b0000_111;

Led=7'b1000_000;

4'b1000: Led if(SEL==3'b000) 7'b1111_111;

case(shiwei3)

4'b1001: Led 4'b0000: Led = 7'b0111_111; 7'b1101_111;

4'b0001: Led = 7'b0000_110; default: Led 4'b0010: Led = 7'b1011_011; 7'b0000_000; 4'b0011: Led = 7'b1001_111; endcase

4'b0100: Led = 7'b1100_110; SEL = SEL + 3'd1; 4'b0101: Led = 7'b1101_101; end 4'b0110: Led = 7'b1111_101; assign

4'b0111: Led = 7'b0000_111; LEDAG=Led; 4'b1000: Led = 7'b1111_111; endmodule

4'b1001: Led = 7'b1101_111;

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= = = = = = = = =

总结体会

这次课程设计虽然只有短短的四天，但我的收获却很大。通过这次实习，我掌握了EDA设计的基本流程（即设计输入—编译—调试—仿真—下载），领会了自顶而下结构化设计的优点，并具备了初步的EDA程序设计能力。 我感觉，这个程序最难的地方在于顶层模块的设计，因为顶层模块需要将各个子模块按照电路原理有机地结合起来，这需要扎实的理论功底，而这正是我所欠缺的。相比而言，子模块的设计就容易多了，因为Verilog语言和C语言有很多相似之处，只要明白了实验原理，就不难完成，水平的高下只体现在程序的简洁与否。Verilog源程序的编写很容易出现错误，这就需要耐心的调试。因为很多情况下，一长串的错误往往是由一个不经意的小错误引起的。当程序屡调屡错的时候，最好和其他同学沟通交流一下，他们不经意的一句话，就可能给我启发，使问题迎刃而解。 这次实习，给我感触最深的还是行为态度问题。人的能力有大有小，

但只要端正态度，不抛弃，不放弃，任何人都能取得令自己满意的成绩。在此，我由衷的感谢在这次课程设计中给了我巨大帮助的老师和同学们！

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/p4yw.html