大连理工大学数字电路课程设计报告：多功能数字时钟设计

说明
晶振 50MHz 时钟输入
模式选择按键 复位按键 高位设置键 地位设置键 闹钟开关 秒表开关 倒计时开关 闹钟提示灯 倒计时提示灯 整点报时提示灯 时针高位数码管显示
Байду номын сангаас
时针低位数码管显示
秒针高位数码管显示
秒针低位数码管显示
模式显示高位（默认全灭）
qgs[4] qgs[3] qgs[2] qgs[1] qgs[0] qgg[6] qgg[5] qgg[4] qgg[3] qgg[2] qgg[1] qgg[0] qfs[6] qfs[5] qfs[4] qfs[3] qfs[2] qfs[1] qfs[0] qfg[6] qfg[5] qfg[4] qfg[3] qfg[2] qfg[1] qfg[0] 4 系统的 VHDL 设计
2 设计分析及系统方案设计
2.1 模式选择模块：按键一进行模式选择，并利用数码管显示出当前模式。模式一： 时钟显示功能；模式二：时钟调节功能；模式三：闹钟功能；模式四：秒表功能；模式五： 倒计时功能。 2.2 数字钟的基本功能部分：包括时、分、秒的显示，手动调时，以及整点报时部分。
基本模块是由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器等几部分组成。利用 DE2 硬件中 提供的 50MHZ 晶振，经过分频得到周期为 1s 的时钟脉冲。将该信号送入计数器进行计算， 并把累加结果以“时” “分” “秒”的形式通过译码器由数码管显示出来。 具有复位按键 1， 在时钟模式下按下复位键后对时钟进行复位， 复位时间 12 时 00 分 00 秒。 进入手动调时功能时，通过按键调节时间，每按下依次按键 2，时钟时针加一，按下按 键 2 一秒内未松手，时钟时针每秒钟加十；按键 1 对分针进行控制，原理与时针相同并通过 译码器由七位数码管显示。 从 00 分 00 秒开始，数字钟进入整点报时功能（本设计中以一个 LED 灯代替蜂鸣器， 进行报时） ，亮灯 10 秒钟进行提示。 2.3 多功能数字钟的秒表功能部分：计时范围从 00 分 00.00 秒至 59 分 59.99 秒。可由 复位键 0 异步清零，并由开关 1 控制计时开始与停止。 将 DE2 硬件中的 50MHZ 晶振经过分频获得周期为 0.01 秒的时钟脉冲，将信号送入计 数器进行计算，并把累计结果通过译码器由七位数码管显示 2.4 多功能数字钟的闹钟功能部分：进入闹钟功能模式后，通过按键 2（设定小时）和
OUT OUT OUT OUT OUT OUT OUT OUT OUT OUT OUT OUT OUT OUT OUT OUT OUT OUT OUT OUT OUT OUT OUT OUT OUT OUT
PIN_AA24 PIN_Y22 PIN_W21 PIN_V21 PIN_V20 PIN_V13 PIN_V14 PIN_AE11 PIN_AD11 PIN_AC12 PIN_AB12 PIN_AF10 PIN_R3 PIN_R4 PIN_R5 PIN_T9 PIN_P7 PIN_P6 PIN_T2 PIN_T3 PIN_R6 PIN_R7 PIN_T4 PIN_U2 PIN_U1 PIN_U9 分针低位数码管显示 分针高位数码管显示 模式显示低位
大连理工大学本科实验报告
题目：多功能数字时钟设计
课程名称： 学院（系） ： 专 班 业： 级：
数字电路与系统课程设计 信息与通信工程学院 电子信息工程
学生姓名： 学 号： 2014 年 7 月 16 日
完成日期：
2014
年
7
月
16
日
题目：多功能数字时钟设计
1 设计要求
1) 具有“时” 、 “分” 、 “秒”及“模式”的十进制数字显示功能； 2) 具有手动校时、 校分功能， 并能快速调节、 一键复位 （复位时间 12 时 00 分 00 秒） ； 3) 具有整点报时功能，从 00 分 00 秒起，亮灯十秒钟； 4) 具有秒表功能（精确至百分之一秒） ，具有开关键，可暂停、可一键清零； 5) 具有闹钟功能，手动设置时间，并可快速调节，具有开关键，可一键复位（复位时 间 12 时 00 分 00 秒） ，闹钟时间到亮灯十秒钟进行提醒； 6) 具有倒计时功能（精确至百分之一秒） ，可手动设置倒计时时间，若无输入，系统 默认 60 秒倒计时，且具有开关键，计时时间到亮灯十秒钟进行提醒，可一键复位（复位时 间默认 60 秒） 。
port(selectmode:in std_logic; mode:buffer std_logic_vector(2 downto 0) ); end component; component gnxz --功能选择模块元件例化 port(zt:in std_logic_vector(2 downto 0); sz1,sz2,sz3,sz4,sz5,sz6:in std_logic_vector(3 downto 0);--时钟显示信号 mb1,mb2,mb3,mb4,mb5,mb6:in std_logic_vector(3 downto 0);--秒表显示信号 nz3,nz4,nz5,nz6:in std_logic_vector(3 downto 0);--闹钟显示信号 djs1,djs2,djs3,djs4,djs5,djs6:in std_logic_vector(3 downto 0);--倒计时显示信号 s1,s2,s3,s4,s5,s6,s7,s8:out std_logic_vector(3 downto 0)--输出， 送入显示模块用数码 管进行显示 ); end component; component fp --分频模块元件例化 port(clk,rst:in std_logic; clk10ms,clk100ms,clk1s:out std_logic); end component; component sz --时钟模块元件例化 port(zt:in std_logic_vector(2 downto 0); clk,clk100ms,rst,add,dec:in std_logic; sz1,sz2,sz3,sz4,sz5,sz6:buffer std_logic_vector(3 downto 0); ledbs: out std_logic ); end component; component nz --闹钟模块元件例化 port(startnz,add,dec,rst,clk,clk100ms:in std_logic; zt:in std_logic_vector(2 downto 0); sz2,sz3,sz4,sz5,sz6:in std_logic_vector(3 downto 0);--时钟显示信号 nz3,nz4,nz5,nz6:buffer std_logic_vector(3 downto 0);--闹钟显示信号] lednz:out std_logic --闹钟提示灯输出 ); end component; component mb --秒表模块元件例化 port(zt:in std_logic_vector(2 downto 0); clk,rst,startmb:in std_logic; mb1,mb2,mb3,mb4,mb5,mb6:buffer std_logic_vector(3 downto 0) ); end component;
4.1 顶层设计 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity liyabin is --实体声明，及系统输入与输出 port(clk,rst,add,dec,selectmode,startmb,startnz,startdjs:in std_logic; qgs,qgg,qss,qsg,qfs,qfg,qms,qmg:buffer std_logic_vector(6 downto 0); ledbs,lednz,leddjs:out std_logic ); end; architecture data of liyabin is component mode --模式循环模块元件例化
3.2 系统硬件电路设计
系统硬件模拟图：
50MHZ KEY[0] KEY[1] KEY[2] KEY[3] Sw[0] Sw[1] Sw[2]
LED[djs] LED[nz] 分 别 与 数 码 管 相 连 LED[bs]
3.3 系统与引脚分配
接口名称 类型（输入/输出） IN clk IN selectmode IN rst IN add IN dec IN startnz IN startmb IN startdjs OUT lednz OUT leddjs OUT ledbs OUT qss[6] OUT qss[5] OUT qss[4] OUT qss[3] OUT qss[2] OUT qss[1] OUT qss[0] OUT qsg[6] OUT qsg[5] OUT qsg[4] OUT qsg[3] OUT qsg[2] OUT qsg[1] OUT qsg[0] OUT qms[6] OUT qms[5] OUT qms[4] OUT qms[3] OUT qms[2] OUT qms[1] OUT qms[0] OUT qmg[6] OUT qmg[5] OUT qmg[4] OUT qmg[3] OUT qmg[2] OUT qmg[1] OUT qmg[0] OUT qgs[6] OUT qgs[5]
引脚号 PIN_N2 PIN_W26 PIN_G26 PIN_P23 PIN_N23 PIN_N25 PIN_N26 PIN_P25 PIN_AE23 PIN_AE22 PIN_Y18 PIN_N9 PIN_P9 PIN_L7 PIN_L6 PIN_L9 PIN_L2 PIN_L3 PIN_M4 PIN_M5 PIN_M3 PIN_M2 PIN_P3 PIN_P4 PIN_R2 PIN_W24 PIN_U22 PIN_Y25 PIN_Y26 PIN_AA26 PIN_AA25 PIN_Y23 PIN_Y24 PIN_AB25 PIN_AB26 PIN_AC26 PIN_AC25 PIN_V22 PIN_AB23 PIN_AB24 PIN_AA23