1、、系統功能概述一）、系統實現的功能：1、具有“時”、“分”、“秒”的十進制數字顯示（小時從00 23）。2、具有手動校時、校分、校秒的功能。3、有定時和鬧鐘功能，能夠在設定的時間發出鬧鈴聲。的信號，4、能進行整點報時。從 59分 50秒起，每隔 2秒發一次低音“嘟”連續 5 次，最后一次為高音“嘀”的信號。二）、各項設計指標：1、顯示部分采用的6個LED顯示器，從高位至低位分別顯示時、分、秒。2、有一個設置調鬧鐘定時時間、正常時間的按鈕，選擇調的對象。3、有三個按鈕分別調時、分、秒的時間。4、有一個按鈕用作開啟 / 關閉鬧鈴。5、另外需要兩個時鐘信號來給系統提供脈沖信號，使時鐘和鬧鐘正常工作，

2、分別為1Hz、1kHz的脈沖。二、系統組成以及系統各部分的設計1、系統結構描述 / 要求：系統（或頂層文件）結構描述，各個模塊（或子程序）的功能描述；一） 系統的頂層文件：1、 頂層文件圖：（見下頁）2、 各模塊的解釋：1）、7個輸入量 clk_1khz 、clk_1hz 、key_slt 、key_alarm 、 sec_set 、 min_set 、hour_set ：其中 clk_1khz 為鬧鈴模塊提供時鐘，處理后能產生“嘟” 、“嘀”和變化key_sltsec_set 、的鬧鈴聲音； clk_1hz 為計時模塊提供時鐘信號，每秒計數一次； 選擇設置對象： 定時或正常時間； key_a

3、larm 能夠開啟和關閉鬧鈴；min_set 、hour_set 用于設置時間或定時，與 key_slt 相關聯。各按鍵輸出 為脈沖信號。(2) 、CNT60_A_SE模塊:這個模塊式將 clk_1hz 這個時鐘信號進行 60 進制計數，并產生一個分鐘的觸發信號。該模塊能將當前計數值實時按BCD碼的格式輸出。將該輸出接到兩位LED數碼后能時時顯示秒的狀態通過 alarm_clk 可以選擇設置對象為時間還是定時值。在設置時間模式上，key 上的一個輸入脈沖可以將 clk的輸入信號加一。在設置定時模式上，key 上的脈沖只修改定時值，不影響時間脈沖 clk 的狀態。同時該模塊具有兩個輸出口 out

4、_do 、 out_di 來觸發整點報時的 “嘟”、“嘀” 聲音。(3) 、CNT6O_A_MIN模塊:這個模塊式將CNT60_A_SE的輸出信號進行60進制計數，并產生一個時位的觸發信號。該模塊能將當前計數值實時按BCD碼的格式輸出。將該輸出接到兩位LED數碼后能時時顯示分的狀態。通過alarm elk可以選擇設置對象為時間還是定時值。 在設置時間模式上， key 上的一個輸入脈沖可以將 clk的輸入信號加一。在設置定時模式上， key 上的脈沖只修改定時值，不影響 時間脈沖 clk 的狀態。同時該模塊具有三個輸出口 out_do 、 out_di 、 out_alarm 來觸發整點報時的“

5、嘟”、“嘀”、鬧鈴聲音。(4) 、CNT24_A_HOUR塊:這個模塊式將CNT60AMIN勺輸出信號做24進制計數。該模塊能將當前計數值實時按BCD碼的格式輸出。將該輸出接到兩位LED數碼后能時時顯示時勺狀態。通過 alarm_clk 可以選擇設置對象為時間還是定時值。在設置時間模式上， key 上的一個輸入脈沖可以將 clk 的輸入信號加一。在設置定時模式上， key 上的脈沖只修改定時值，不影響時間脈沖 clk 的狀態。同時該模塊具有一個輸出口 out_alarm 來觸發整點報時的鬧鈴聲音。(5) 、PWM_Ol模塊:該模塊為PWM產生模塊，通過EN可幵啟和關閉PWMt出。模塊根據CLK

6、信號二分頻產生的高低音，并組合，能輸出三種聲音狀態嘟”、“嘀”、鬧鈴。而該三種聲音要被秒、分、時的輸出觸發才能輸出PWM。（二）系統各個模塊的VHDL程序:(1)、CNT60_A_SE模塊:程序源代碼如下:library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity cnt60_a_sec isport(clk,clr,enb: in std_logic;-clk:時鐘輸入信號，clr :清零端，enb:使能端key: in std_logic;- 輸入按鍵脈沖，調整鬧鈴定時或時間alarm_cl

7、k: in std_logic;-1:alarm0:clk- 設置模式選擇：鬧鈴調節模式、時間調節模式qout_sl: out std_logic_vector(3 downto 0); -顯示輸出秒的低位qout_sh: out std_logic_vector(3 downto 0);-顯示輸出秒的高位co: out std_logic; -進位輸出，觸發分計數模塊out_do: out std_logic;-在整點報時中輸出“嘟”觸發信號out_di: out std_logic -在整點報時中輸出“嘀”觸發信號);end;architecture a of cnt60_a_sec is

8、 signal qout2_l:std_logic_vector(3 downto 0);signal qout2_h:std_logic_vector(3 downto 0);signal alarm_l:std_logic_vector(3 downto 0);signal alarm_h:std_logic_vector(3 downto 0);signal clk1,clk2,tclk,aclk,ac_slt: std_logic;begin process(alarm_clk) - 當 該端口輸入一個脈沖時，修改設置模式：時間調整或鬧鈴模式 切換beginif alarm_clkev

9、ent and alarm_clk=1 thenif ac_slt=0 then-如果為定時模式，將改為鬧鈴模式ac_slt=1;elseac_slt=0;end if;end if;end process;process(key,clk,ac_slt)-根據設置模式，處理 key 上的脈沖信號beginif ac_slt=0 then -時間調整模式aclk=0;if clk=1 and key=1 then -clk=1則 tclk=0 ，通過挖洞方式添加一個脈沖tclk=0;elsif clk=0 and key=1 then -clk=0,則 tclk=1, 產生一個高電平，添加一脈沖

10、tclk=1;elsetclk=clk;end if;elsif ac_slt=1 then -鬧鈴調整模式tclk=clk;aclk=key; -key 上的脈沖直接修改鬧鈴定時值end if;end process;process(tclk,clr,enb)-60 進制計數，個位、十位放在兩個臨時變量中， 表示秒的狀態beginif clr=1 then-clearing works at the state of high voltageqout2_l=0000;qout2_h=0000;elsif tclkevent and tclk=1 thenif enb=1 then-enabl

11、e works at high voltageif qout2_l=1001 and qout2_h=0101 thenqout2_l=0000;-afull mode is completed and acarryout is generatedqout2_h=0000;elsif qout2_l=1001 thenqout2_l=0000;qout2_h=qout2_h+1;elseqout2_l=qout2_l+1;- in process of countingend if;end process;end if;end if;process(aclk,clr,enb)-修改鬧鈴的定時值

12、beginif clr=1 then-clearing works at the state of high voltagealarm_l=0000;alarm_h=0000;elsif aclkevent and aclk=1 thenif enb=1 then-enable works at high voltageif alarm_l=1001 and alarm_h=0101 thenalarm_l=0000;-afull mode is completed and acarryout is generatedalarm_h=0000;elsif alarm_l=0101 thenal

13、arm_l=0000;alarm_h=alarm_h+1;elsealarm_l=alarm_l+1;- in process of countingend if;產生進位 , 顯end if;process(qout2_l,qout2_h,alarm_l,alarm_h,alarm_clk)-示時間或鬧鈴定時值end if;end process;beginif qout2_l=0000 and qout2_h=0000 thenco=1;elseco=0;end if;if ac_slt=0 then -顯示時間qout_sl=qout2_l;qout_sh=qout2_h;else顯示定

14、時值qout_sh=alarm_h;qout_sl=alarm_l;end if;end process;process(qout2_l,qout2_h) -根據秒的狀態輸出“嘟” 、“嘀”觸發信號beginif qout2_h=0101 thenif qout2_l=0000 thenout_do=1;elsif qout2_l=0010 thenout_do=1;elsif qout2_l=0100 thenout_do=1;elsif qout2_l=0110 thenout_do=1;elsif qout2_l=1000 thenout_do=1;elseout_do=0;end if

15、;elsif qout2_h=0000 thenif qout2_l=0000 thenout_di=1;out_do=0;elseout_di=0;end if;elseout_do=0;out_di=0;end;(2)、CNT60_A_Mir模塊:library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity cnt60_a_min isport(clk,clr,enb: in std_logic; -clk:時鐘輸入信號，clr ：清零端，enb:使能端key: in std_logic; -

16、輸入按鍵脈沖，調整鬧鈴定時或時間alarm_clk: in std_logic; -1:alarm 0:clk- 設置模式選擇:鬧鈴調節模式、時間調節模式qout_ml: out std_logic_vector(3 downto 0); -顯示輸出分的低位qout_mh: out std_logic_vector(3 downto 0); -顯示輸出分的高位co: out std_logic; -進位輸出，觸發時計數模塊out_alarm:out std_logic;-鬧鈴觸發信號，時間到后輸出高電平觸發鬧鈴out_do,out_di: out std_logic- 在整點報時中輸出“嘟”

17、“嘀”觸發信);end;architecture a of cnt60_a_min is signal qout2_l:std_logic_vector(3 downto 0);signal qout2_h:std_logic_vector(3 downto 0);signal alarm_l:std_logic_vector(3 downto 0);signal alarm_h:std_logic_vector(3 downto 0);signal clk1,clk2,tclk,aclk,ac_slt: std_logic;beginprocess(alarm_clk) -當 該端口輸入一個

18、脈沖時，修改設置模式：時間調整或鬧鈴模式 切換beginif alarm_clkevent and alarm_clk=1 thenif ac_slt=0 then-如果為定時模式，將改為鬧鈴模式ac_slt=1;elseac_slt=0;end if;end if;end process;process(key,clk,ac_slt) -根據設置模式，處理 key 上的脈沖信號beginif ac_slt=0 then -時間調整模式aclk=0;if clk=1 and key=1 then-clk=1則 tclk=0 ，通過挖洞方式添加一個脈沖tclk=0;則 tclk=1, 產生一個高

19、elsif clk=0 and key=1 then-clk=0,電平，添加一脈沖tclk=1;elsetclk=clk;end if;elsif ac_slt=1 then -鬧鈴調整模式tclk=clk;aclk=key; -key上的脈沖直接修改鬧鈴定時值end if;end process;process(tclk,clr,enb)-60 進制計數，個位、十位放在兩個臨時變量中，表示分的狀態beginif clr=1 then-clearing works at the state of high voltageqout2_l=0000;qout2_h=0000;elsif tclke

20、vent and tclk=1 thenif enb=1 then-enable works at high voltageif qout2_l=1001 and qout2_h=0101 thenqout2_l=0000;-afull mode is completed and acarryout is generatedqout2_h=0000;elsif qout2_l=1001 thenqout2_l=0000;qout2_h=qout2_h+1;elseqout2_l=qout2_l+1;- in process of countingend if;end if;end if;end

21、 process;process(aclk,clr,enb) -修改鬧鈴的定時值beginif clr=1 then-clearing works at the state of high voltagealarm_l=0000;alarm_h=0000;elsif aclkevent and aclk=1 thenif enb=1 then-enable works at high voltageif alarm_l=1001 and alarm_h=0101 thenalarm_l=0000;-afull mode is completed and acarryout is generat

22、edalarm_h=0000;elsif alarm_l=0101 thenalarm_l=0000;alarm_h=alarm_h+1;elseend if;end if;end if;end process;alarm_l=alarm_l+1;- in process of countingprocess(qout2_l,qout2_h,alarm_l,alarm_h,alarm_clk) -產生進位 , 顯示時間或鬧鈴定時值 of high voltagebeginif qout2_l=0000 and qout2_h=0000 thenco=1;elseco=0;end if;if a

23、c_slt=0 thenqout_ml=qout2_l;qout_mh=qout2_h;elseqout_mh=alarm_h;qout_ml=alarm_l;end if;end process;process(qout2_l,qout2_h,alarm_l,alarm_h)-判斷定時值與時間值相等，輸出鬧鈴觸發信號beginif qout2_l=alarm_l and qout2_h=alarm_h thenout_alarm=1;elseout_alarm=0;end if;end process;process(qout2_l,qout2_h) -根據分的狀態輸出“嘟” 、“嘀”觸發信

24、號beginif qout2_l=1001 and qout2_h=0101 thenout_do=1;elseout_do=0;end if;if qout2_l=0000 and qout2_h=0000 thenout_di=1;elseout_di=0;end if;end process;end;(3)、CNT24_A_HOUR塊:library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity cnt24_a_hour isport(clk,clr,enb: in std_logic; -

25、clk:時鐘輸入信號，clr :清零端，enb:使能端key: in std_logic; -輸入按鍵脈沖，調整鬧鈴定時或時間alarm_clk: in std_logic;-1:alarm 0:clk- 設置模式選擇:鬧鈴調節模式、時間調節模式qout_hl: out std_logic_vector(3 downto 0); -顯示輸出時的低位qout_hh: out std_logic_vector(3 downto 0); -顯示輸出時的高位co: out std_logic; -進位輸出out_alarm:out std_logi-鬧鈴觸發信號輸出);end;architecture

26、 a of cnt24_a_hour issignal qout2_l:std_logic_vector(3 downto 0);signal qout2_h:std_logic_vector(3 downto 0);signal alarm_l:std_logic_vector(3 downto 0);signal alarm_h:std_logic_vector(3 downto 0);signal clk1,clk2,tclk,aclk,ac_slt: std_logic;begin process(alarm_clk) - 當 該端口輸入一個脈沖時，修改設置模式：時間調整或鬧鈴模式 切

27、換beginif alarm_clkevent and alarm_clk=1 thenif ac_slt=0 then-如果為定時模式，將改為鬧鈴模式ac_slt=1;elseac_slt=0;end if;end if;end process;process(key,clk,ac_slt) -根據設置模式，處理 key 上的脈沖信號beginif ac_slt=0 then -時間調整模式aclk=0;if clk=1 and key=1 then-clk=1則 tclk=0 ，通過挖洞方式添加一個脈沖則 tclk=1, 產生一個高tclk=0;elsif clk=0 and key=1

28、then-clk=0,電平，添加一脈沖tclk=1;elsetclk=clk;end if;elsif ac_slt=1 then -鬧鈴調整模式tclk=clk;aclk=key; -key上的脈沖直接修改鬧鈴定時值end if;end process;process(tclk,clr,enb)-24 進制計數，個位、十位放在兩個臨時變量中， 表示時的狀態beginif clr=1 then-clearing works at the state of high voltageqout2_l=0000;qout2_h=0000;elsif tclkevent and tclk=1 theni

29、f enb=1 then-enable works at high voltageif qout2_l=1001 thenqout2_l=0000;-afull mode is completed and acarryout is generatedqout2_h=qout2_h+1;elsif qout2_l=0011 and qout2_h=0010 thenqout2_l=0000;qout2_h=0000;elseqout2_l=qout2_l+1;- in process of countingend if;end if;end if;end process;process(aclk

30、,clr,enb) -修改鬧鈴的定時值beginif clr=1 then-clearing works at the state of high voltagealarm_l=0000;alarm_h=0000;elsif aclkevent and aclk=1 thenif enb=1 then-enable works at high voltageif alarm_l=1001 thenalarm_l=0000;-afull mode is completed and acarryout is generatedalarm_h=qout2_h+1;elsif alarm_l=0011

31、 and alarm_h=0010 thenalarm_l=0000;alarm_h=0000;elsealarm_l=alarm_l+1;- in process of countingend if;end if;end if;產生進位 , 顯end process;process(qout2_l,qout2_h,alarm_l,alarm_h,alarm_clk) -示時間或鬧鈴定時值 of high voltage beginif qout2_l=0000 and qout2_h=0000 thenco=1;elseco=0;end if;if ac_slt=0 thenqout_hl=

32、qout2_l;qout_hh=qout2_h;elseqout_hh=alarm_h;qout_hl=alarm_l;end if;end process;定時值與時間值相等，則process(qout2_l,qout2_h,alarm_l,alarm_h)-輸出鬧鐘觸發信號beginif qout2_l=alarm_l and qout2_h=alarm_h thenout_alarm=1;elseout_alarm=0;end if;end process;end;2、系統以及各個模塊的仿真波形1）、系統仿真波形：注：由于下面的模塊仿真存在毛刺，導致系統的仿真圖有一定的問題。(2) 、C

33、NT60_A_SE模塊:注:在 50、 52、 54、 56、 58 處有嘟觸發輸出， 00處有嘀觸發輸出等。(3) 、CNT60_A_Mir模塊:注:本圖展示了按鍵調節時間值和定時值的仿真波形（部分仿真圖）注:該模塊的仿真波形圖，具有嘟、嘀聲音觸發輸出，定時與時間相等時有鬧鈴觸發輸出等。(4) 、CNT24_A_HOUR塊注：該模塊的仿真圖，包含按鍵調整時間、定時值，鬧鐘觸發輸出等。（5）、PWM_OU模塊（分三段剪切下來的，展示了三種聲音的效果）（1）、“嘟”、“嘀”輸出波形（只有在 en有脈沖，打幵PWM后，才有效）注：在打幵輸出后，當兩路嘟、嘀觸發輸入同時有效時分別輸出嘟、嘀聲音。當兩路鬧鈴觸發同時有效時幵始鬧鈴聲音的輸出。注：鬧鈴輸出的變化情況（“嘀”、“嘟”交替發聲）注：鬧鈴輸出的變化情況。3、下載時選擇的幵發系統模式以及管腳定義表1 GW48-CK開發系統工作模式：3接口名稱類型（輸入/輸出）結構圖上的信號名引腳號說明