r~i基于FPGA的VerilogHDL數字鐘

設計-不盲而不盲而口基于FPGA的VerilogHDL數字鐘設計專業班級 姓名 學號一、 實驗目的 掌握可編程邏輯器件的應用開發技術一一設計輸入、編譯、仿真和器件編程；熟悉一種EDA軟件使用；掌握Verilog設計方法；掌握分模塊分層次的設計方法；用Verilog完成一個多功能數字鐘設計；學會FPGA的仿真。二、 實驗要求功能要求：利用實驗板設計實現一個能顯示時分秒的多功能電子鐘，基本功能：1） 準確計時，以數字形式顯示時、分、秒，可通過按鍵選擇當前顯示時間范圍模式；2） 計時時間范圍00:00:00—23:59:593） 可實現校正時間功能；4） 可通過實現時鐘復位功能：00:00:00擴展功能：5） 定時報：時間自定（不要求改變），鬧1分鐘（1kHz） 利用板上LED或外接電路實現。不盲而不盲而口6） 仿廣播電臺正點報時：XX:59:[51,53,55,57（500Hz）;59（1kHz）]―-用板上LED或外接7） 報整點時數：XX:00:[00.5-XX.5]（1kHz），自動、手動---用板上LED或外接8） 手動輸入校時；9） 手動輸入定時鬧鐘；10） 萬年歷；11） 其他擴展功能；設計步驟與要求：1） 計算并說明采用Basys2實驗板時鐘50MHz實現系統功能的基本原理。2） 在XilinxISE13.1軟件中，利用層次化方法，設計實現模一百計數及顯示的電路系統，設計模塊間的連接調用關系，編寫并輸入所設計的源程序文件。3） 對源程序進行編譯及仿真分析（注意合理設置，以便能夠在驗證邏輯的基礎上盡快得出仿真結果）。4） 輸入管腳約束文件，對設計項目進行編譯與邏輯綜合，生成下載所需.bit文件。5） 在Basys2實驗板上下載所生成的.bit文件，觀察驗證所設計的電路功能。三、實驗設計功能說明：實現時鐘，時間校時，鬧鈴定時，秒表計時等功能時鐘功能：完成分鐘/小時的正確計數并顯示；秒的顯示用LED燈的閃爍做指示；時鐘利用4位數碼管顯示時分；口鬧鐘定時：實現定時提醒及定時報時，利用LED燈代替揚聲器發出報時聲音；時鐘校時：當認為時鐘不準確時，可以分別對分鐘和小時位的值進行調整；秒表功能：利用4個數碼管完成秒表顯示：可以實現清零、暫停并記錄時間等功能。秒表利用4位數碼管計數；方案說明：本次設計由時鐘模塊和譯碼模塊組成。時鐘模塊中50MHz的系統時鐘clk分頻產生一個1Hz的使能控制信號enable，并以此產生1s的脈沖second_en以實現每秒計時，控制各個模式下的計數顯示。由模式控制信號選擇當前數碼管顯示哪個狀態：mode=00，時鐘常規顯示狀態，mode=01，鬧鈴定時狀態，mode=10，時鐘校時狀態，mode=11，秒表計時狀態；時鐘：利用count,smin0,smin1,shour0,shour1的計數來實現，具體情況見程序；校時：當turn=1時，調整分位smin1、smin0；當turn=0時，調整小時位shour1、shour0；鬧鈴：當turn=1時，調整分位amin1、amin0；當turn=0時，調整小時位ahour1、ahour0；秒表：當pause=0時，開始計時；當pause=1時，暫停。口習不口習不不白而rjj不斗四、實驗代碼時鐘模塊moduleclockfelk,clr,pause,turn,mode,sec,mini,min0,houri,hourO,alert,LDalert)；inputclk;//時鐘信號(50MHz)inputclr;〃清零鍵inputpause;〃秒表暫停鍵input[1:0]mode;〃決定時鐘顯示功能狀態outputsec;〃接發光二極管output[3:0]min1;〃用于輸出接數碼管4output[3:0]min0;〃用于輸出接數碼管3output[3:0]hour1;〃用于輸出接數碼管2output[3:0]hour0;〃用于輸出接數碼管1outputalert;〃接發光二極管，代替蜂鳴器〃調整分還是小時位的控制inputturn;口 、IE□□用爪斗outputLD_alert;〃當鬧鈴設定后，發光二極管顯示wiresec; 〃秒位顯示wireLD_alert;〃用于鬧鈴存在時的提醒顯示//wireclkl;//時鐘1s//wireclk2;//時鐘100ms，用于秒表最小計時單位//wireclrl;reg[3:0]min1;//常規顯示reg[3:0]min0;//常規顯示reg[3:0]hour1;〃常規顯示reg[3:0]hour0;〃常規顯示reg[3:0]smin1;〃校時reg[3:0]smin0;〃校時reg[3:0]shour1;〃校時reg[3:0]shour0;〃校時reg[3:0]amin1;〃鬧鈴reg[3:0]amin0;〃鬧鈴reg[3:0]ahour1;〃鬧鈴reg[3:0]ahour0;〃鬧鈴reg[3:0]mmin1;〃秒表reg[3:0]mmin0;〃秒表reg[3:0]mhour1;〃秒表奸口僧而奸口僧而endendalways@(posedgeclk)//?????beginif(clr)beginen1<=1'b0;en2<=1'b0;endelsebeginen1<=enable;en2<=en1;endendassignsecond_en=(!en1)&&(en2);always@(posedgeclk)beginif(clr)beginamin1<=0;amin0<=0;ahour1<=0;ahour0<=0;smin1<=0;smin0<=0;shour1<=0;shour0<=0;mmin1<=0;mmin0<=0;mhour1<=0;奸口

僧而mhour0<=0;count<=0;endelseif(second_en)begincount<=count+1;///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////if(mode==2'b01) 〃鬧鈴調時狀態if(turn==1) 〃當turn為高電平時調整分位if((amin1==5)&&(amin0==9))beginamin1<=0;amin0<=0;endelseif(amin0==9)beginamin1<=amin1+1;amin0<=0;endelseamin0<=amin0+1;else 〃當turn為低電平時調整小時位if((ahour1==2)&&(ahour0==3))beginahour1<=0;ahour0<=0;奸口

僧而endelseif(ahour0==9)beginahour1<=ahour1+1;ahour0<=0;endelseahour0<=ahour0+1;////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////if(mode==2'b10) 〃時鐘調時狀態if(turn==1) 〃當turn為高電平時調整分位if((smin1==5)&&(smin0==9))beginsmin1<=0;smin0<=0;endelseif(smin0==9)beginsmin1<=smin1+1;smin0<=0;endelsesmin0<=smin0+1;else 〃當turn為低電平時調整小時位if((shour1==2)&&(shour0==3))begin奸口僧而奸口僧而shour1<=shour1+1;if(shour1==2)shour1<=0;endendendendend////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////if(mode==2'b11)begin〃秒表計時狀態if(pause==0)〃當pause為低電平時開始計時Ibeginmmin0<=mmin0+1;if(mmin0==9)beginmmin0<=0;mmin1<=mmin1+1;if(mmin1==9)beginmmin1<=0;mhour0<=mhour0+1;if(mhour0==9)beginmhour0<=0;mhour1<=mhour1+1;if(mhour1==9)奸口僧而mhour1<=0;endendendendendendendassignLD_alert=(amin11aminO|ahourl|ahour0)?1:0; 〃當鬧鈴有定時后LD_alert發光以示鬧鈴已定assignsec=enable;〃將秒針接到LED燈always@(posedgeclk)beginif(clr)alert<=0;elseif((amin1==smin1)&&(amin0==smin0)&&(ahour1==shour1)&&(ahour0==shour0))alert<=1;〃對鬧鈴做檢查，時間到時發光elsealert<=0;end〃以下為選擇顯示模塊always@(posedgeclk)beginif(clr)beginmin1<=0;min0<=smin0;min0<=smin0;奸口僧而min0<=0;hour1<=0;hour0<=0;endelsebegincase(mode)2'b01:begin //mode=01時，顯示鬧鈴模塊min1<=amin1;min0<=amin0;hour1<=ahour1;hour0<=ahour0;end2'b10:begin //mode=10時，顯示校時模塊min1<=smin1;min0<=smin0;hour1<=shour1;hour0<=shour0;end2'b11:begin //mode=11時，顯示秒表模塊min1<=mmin1;min0<=mmin0;hour1<=mhour1;hour0<=mhour0;end2'b00:begin 〃其他狀態，顯示普通時鐘模塊min1<=smin1;奸口僧而hour1<=shour1;hour0<=shour0;Iendendcaseendendendmodule譯碼模塊奸口僧而奸口

僧而always@(posedgeclk)//SegScanbeginif(reset)begintemp<=4'b0000;endelsecase(count[1:0])//仿真時將掃描信號頻率加快1000倍// case(count[11:10])//執行設計時將掃描頻率改回2'b00:temp<=h1;2'b01:temp<=h0;2'b10:temp<=m1;2'b11:temp<=m0;endcaseendalways@(posedgeclk)〃數碼管譯碼beginif(reset)beginq<=7'b0000000;endelsecase(temp)4'd0:q<=7'b0000001;//04'd1:q<=7'b1001111;//14'd2:q<=7'b0010010;//2奸口

僧而4,d3:q<=7'b0000110;//34,d4:q<=7'b1001100;//44，d5:q<=7，b0100100;//54，d6:q<=7，b0100000;//64，d7:q<=7，b0001111;//74，d8:q<=7，b0000000;//84，d9:q<=7，b0000100;//9default:q<=7'b0000001;endcaseendendmoduleUCF文件NET"clk"LOC="B8";#50MPinassignmentforDispCtlConnectedtoBasys2onBoard7qdisplayNET"q<6>"LOC="L14";#Bank=1,Signalname=CANET"q<5>"LOC="H12";#Bank=1,Signalname=CBNET"q<4>"LOC="N14";#Bank=1,Signalname=CCNET"q<3>"LOC="N11";#Bank=2,Signalname=CDNET"q<2>"LOC="P12";#Bank=2,Signalname=CENET"q<1>"LOC="L13";#Bank=1,Signalname=CFNET"q<0>"LOC="M12";#Bank=1,Signalname=CG#NET"dp"LOC="N13";#Bank=1,Signalname=DPNET"ctr<3>"LOC="K14";#Bank=1,Signalname=AN3NET"ctr<2>"LOC="M13";#Bank=1,Signalname=AN2NET"ctr<1>"LOC="J12";#Bank=1,Signalname=AN1奸口僧而NET"ctr<0>"LOC="F12";#Bank=1,Signalname=AN0NET"reset"LOC="N3";#Bank=2,Signalname=SW7NET"mode<1>"LOC="E2";#Bank=3,Signalname=SW6NET"mode<0>"LOC="F3";#Bank=3,Signalname=SW5NET"turn"LOC="G3";#Bank=3,Signalname=SW4NET"pause"LOC="B4";#Bank=3,Signalname=SW3NET"LD_alert"LOC="P7";#Bank=3,Signalname=LD2NET"alert"LOC="M11";#Bank=2,Signalname=LD1NET"sec"LOC="M5";#Bank=2,Signalname=LD0奸口僧而奸口僧而蛙口 EHffi 蛙口 EHffi endmodule五、仿真進入ISim仿真波形界面&養mIE01!■:蚩?快岫VW7*下詞f?H￡激透聊§EuWE迎ndow。曄vl出p^migc MbnlM成,m#ici:i:￡orIrra^ceandl^cicessNbTriEEUd— Mr上心EKZMtfid-?nI#X諾'?■■戶盧：&尸-。0史hHu.MK4DLILtlt>^migc MbnlM成,m#ici:i:￡orIrra^ceandl^cicessNbTriEEUd— Mr上心EKZMtfid-?nI#X諾'?■■戶盧：&尸-。0史hHu.MK4DLILtlt>1DPtrMDt>八；，：tK而ILD.Jtflidk,NSKrrodeilOOhumpaua*韓蹌州tq□4Ijc4gmhiw.QdSd-X-E-Xa1IhiaIai,JiLlTirxLUifTIMITiEiLUfL^1KI.JIEriM3]^￡ffirI.E仙rq￡1rcdl.tlali4ikll.Si￡id?kprdsfliEEEMnnhRisi^rmiLjiaiHd.讓―曲小pracaia.I5J>>「—?.1.~||1I匸■jllrUanLar| ~BrMJqpalJifcBIFIjmI-IjlITiljKlinlkiI*?nSiiril.UMsd-tc女eTim?:L皿皿DM1pa(1)仿真，運行1ms，將波形結果調整為適合的大小卜*Ctr[3S]4I*alertLD_al^rtAbjtEsVL。國靴1reieiHirNJcllOJlumpause牛raoogm]clockdi中I則0000001LLOL010000000oonnnnnaaaatXI:liZ.QOKOflTIE⑵這時我們可以分別點開clock模塊和display模塊查看具體的信號變化是否正確。我們先看clock模塊。▼fclock姑dkl^dr伯peuxLLturn%m▼fclock姑dkl^dr伯peuxLLturn%m"I版LD_alcrt噬minip-n]餘皇minO|51FJ*hcuriLBfl]齢*宙hournpfl]1、alert酎fmDde[l:0]9K0nd_m000000nnanOQODQDODGOOD10D0* 卩間p■mminl侶:□門齢~sminDBiUOOQDememJil:112.000030u=■C-OQOownJII二□C-01oweC-OOC'當mode=00時，實現正常時鐘顯示功能。在脈沖second_en到來時，count做計數加1,此時小時位是shourl，shourO，分鐘位是sminl，sminO,將這幾個相關信號在波形窗口中位置做個調整放到一起來查看。當count計數到59時，分鐘位sminO實現加1變化，由0變為1’?此時結果是正確的當mode=2^01時，實現鬧鈴模塊。當turn=l時，調整分位aminl、aminO；當turn=O時，調整小時位ahourlsahour0o將相關信號放在一起查看，由圖可知，當turn為低時，調整小