fpga数字钟课程设计报告
用fpga简易数字钟电路设计实验报告 概述及解释说明
用fpga简易数字钟电路设计实验报告概述及解释说明1. 引言1.1 概述本实验报告旨在介绍使用FPGA（可编程门阵列）设计的简易数字钟电路。
数字钟是一种可以显示时间的时钟装置，广泛应用于日常生活和工业领域。
本文将详细讲解数字钟的设计原理、硬件要求、设计步骤以及实验的实现过程。
1.2 文章结构本文共分为五个部分，即引言、FPGA简易数字钟电路设计、实验实现过程、实验结果分析和结论与总结。
下面将对每个部分进行具体说明。
1.3 目的该实验旨在通过学习和操作FPGA，深入理解数字电路设计的基本原理和方法，并通过设计一个简易的数字钟电路来巩固所学知识。
通过本实验，我们还将探索数字钟电路的性能评估和可能的改进方向，并对未来发展方向进行展望。
同时，通过参与这个项目，我们也将获得一定的实践经验和技能提升。
2. FPGA简易数字钟电路设计：2.1 设计原理：在本次实验中，我们使用FPGA（现场可编程逻辑门阵列）来设计一个简易的数字钟电路。
FPGA是一种集成电路芯片，可依据用户需要重新配置其内部互连，从而实现不同的逻辑功能。
我们将利用FPGA的可编程性和强大的计算能力来实现数字钟的功能。
该数字钟电路主要由时钟模块、倒计时模块和显示模块组成。
时钟模块负责产生稳定而精确的脉冲信号作为系统的时基；倒计时模块通过对输入时间进行倒计时操作，并发出相应信号提示时间变化；显示模块用于将倒计时结果以数码管显示出来。
2.2 硬件要求：为了完成该设计，我们需要准备以下硬件设备：- FPGA开发板：提供了外部接口和资源，用于连接其他硬件设备并加载程序。
- 数码管：用于显示时间信息。
- 时钟源：提供稳定而精确的脉冲信号作为系统的时基。
2.3 设计步骤：以下是设计步骤的详细说明：1. 确定所需功能：首先明确数字钟需要具备哪些功能，例如12小时制还是24小时制、倒计时功能等。
2. 确定FPGA型号：根据设计需求和资源限制，选择适合的FPGA型号。
基于FPGA的电子钟设计报告
基于FPGA的电子钟设计报告一、FPGA的基本知识1、可编程逻辑器件的概况可编程逻辑器件主要分为FPGA和CPLD 两种,两者的功能基本相同。
FPGA--现场可编程门阵列的简称CPLD--复杂可编程逻辑器件的简称2、FPGA芯片及其最小系统(1)FPGA芯片它的外形与普通嵌入式处理器芯片相同采用PGA(Organic pin grid Array，有机管脚阵列)的封装形式，但可以通过烧写特殊程序改变其内部结构，实现专门的电路功能。
基于FPGA的数字时钟2019-11-23 21:36·电力源动一、FPGA的基本知识1、可编程逻辑器件的概况可编程逻辑器件主要分为FPGA和CPLD 两种,两者的功能基本相同。
FPGA--现场可编程门阵列的简称CPLD--复杂可编程逻辑器件的简称它的外形与普通嵌入式处理器芯片相同采用PGA(Organic pin grid Array，有机管脚阵列)的封装形式，但可以通过烧写特殊程序改变其内部结构，实现专门的电路功能。
二、FPGA的设计方法1、编程语言FPGA的主流程序设计语言主要有VHDL语言与Verilog语言两种。
本课题采用VHDL语言进行编写。
VHDL--用简洁明确的源代码来描述复杂的逻辑控制。
它具有多层次的设计描述功能，层层细化，最后可直接生成电路级描述。
Verilog--一种基本语法与C语言相近，相比较于C语言更容易理解，2、图形化程序设计(设计效率低)三、软件开发环境QuartusII是Altera提供的FPGA开发集成环境，它提供了一种与结构无关的设计环境，使设计者能方便地进行设计输入、快速处理和器件编程。
它完全支持VHDL设计流程，其内部嵌有VHDL逻辑综合器。
四、数字钟功能模块认识数字时钟的设计采用了自顶向下分模块的设计。
底层是实现各功能的模块，各模块由VHDL语言编程实现顶层采用原理图形式调用。
具体的设计框图：各模块原理剖析：（1）在七段数码管上具有时--分--秒的依次显示；（2）时、分、秒的个位记满十向高位进一，分、秒的十位记满五向高位进一，小时按24进制计数，分、秒按60进制计数；（3）整点报时，当计数到整点时扬声器发出响声；（4）时间设置：可以通过按键手动调节秒和分的数值。
fpga数字时钟课程设计
fpga数字时钟课程设计FPGA数字时钟课程设计随着科技的不断发展，数字时钟已经成为现代人生活中必不可少的物品。
数字时钟的准确性和便捷性吸引了越来越多的人使用。
而现在，我们可以通过FPGA数字时钟课程设计来实现一个高精度的数字时钟。
FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，可以通过编程实现各种不同的功能。
数字时钟的实现也可以通过FPGA来完成。
在FPGA数字时钟课程设计中，我们需要先确定时钟的基础部分。
时钟的基础部分由时钟信号产生器、时钟分频器、时钟计数器和时钟显示器组成。
时钟信号产生器需要产生一个稳定的时钟信号，以供后续的计数器和分频器使用。
我们可以通过FPGA中的时钟模块来产生一个稳定的时钟信号。
接下来，时钟分频器需要将时钟信号分频，使得计数器可以进行精确的计数。
分频器的分频系数可以通过FPGA中的数码开关进行设置。
然后，时钟计数器需要根据分频器的设定进行精确的计数。
计数器的计数值可以通过FPGA中的计数器模块进行设置。
时钟显示器需要将计数器的计数值进行显示。
我们可以通过FPGA 中的数码管模块来实现时钟的显示功能。
除了基础部分，我们还可以通过添加更多的功能来完善数字时钟。
例如，我们可以添加闹钟功能、日期显示功能等，以增加数字时钟的实用性。
在FPGA数字时钟课程设计中，我们可以使用VHDL（VHSIC Hardware Description Language）语言进行编程。
VHDL是一种硬件描述语言，可以用于FPGA和ASIC的设计。
通过编写VHDL 程序，我们可以实现数字时钟的各种功能。
FPGA数字时钟课程设计是一个非常有趣和实用的课程项目。
通过这个项目，我们可以深入了解数字时钟的工作原理，熟悉FPGA的编程方法，同时也可以锻炼自己的编程能力。
数字钟课程设计fpga
数字钟课程设计 fpga一、课程目标知识目标：1. 学生能理解数字钟的基本原理和组成，掌握数字钟的计时方法。
2. 学生能了解FPGA的基本概念，掌握FPGA在数字钟设计中的应用。
3. 学生能掌握数字钟设计中涉及的二进制、十进制转换方法。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，设计并实现一个简单的数字钟电路。
2. 学生能够使用FPGA编程，实现数字钟的功能。
3. 学生能够通过实验操作，培养动手能力和团队协作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生对数字电路产生兴趣，树立学习信心，形成积极的学习态度。
2. 学生在学习过程中，培养创新精神和实践能力，增强对科技发展的关注。
3. 学生通过合作学习，培养团队意识，学会尊重他人，分享成果。
课程性质：本课程为电子技术实践课程，结合理论教学，注重培养学生的实际操作能力和创新思维。
学生特点：学生为高中生，具备一定的电子技术基础，对新鲜事物充满好奇，喜欢动手实践。
教学要求：教师需引导学生运用所学知识，通过实验操作，掌握数字钟设计方法，提高学生的实践能力和创新精神。
同时，关注学生的情感态度价值观培养，使学生在学习过程中形成良好的学习习惯和团队合作意识。
将课程目标分解为具体的学习成果，便于后续教学设计和评估。
二、教学内容1. 数字钟原理及组成- 数字钟工作原理- 数字钟各部分功能及相互关系2. FPGA基础知识- FPGA基本概念- FPGA在数字电路设计中的应用3. 数字钟设计与实现- 数字钟计时方法- 二进制与十进制转换方法- 数字钟电路设计流程4. FPGA编程与实验操作- FPGA编程基础- 数字钟功能模块编程- 实验操作步骤与注意事项5. 数字钟综合设计与调试- 设计要求与评价指标- 设计方案撰写与展示- 团队合作与交流教学内容安排与进度：第一周：数字钟原理及组成、FPGA基础知识学习第二周：数字钟设计与实现、FPGA编程基础学习第三周：数字钟功能模块编程、实验操作第四周：数字钟综合设计与调试、成果展示与评价教材章节：第一章：数字钟原理及组成第二章：FPGA基础知识第三章：数字钟设计与实现第四章：FPGA编程与实验操作第五章：数字钟综合设计与调试教学内容遵循科学性和系统性原则，结合课程目标，确保学生能够掌握数字钟设计与FPGA编程相关知识，培养实践能力和创新精神。
电子综合设计多功能数字钟报告
电子综合设计多功能数字钟报告报告内容如下：一、设计目的和原理多功能数字钟是一种能够显示时间，并具有闹钟、计时、倒计时等功能的电子设备。
本设计的目的是通过FPGA实现一个多功能数字钟的功能，以实现时间的显示和闹钟的设置功能。
二、设计方案和实现1.硬件设计方案：本设计使用FPGA作为主控芯片，使用七段数码管作为显示器，通过与FPGA的IO口连接来实现时间的显示功能。
同时，使用按键作为输入进行功能的选择和设置。
2.硬件连接：将FPGA的IO口连接到七段数码管的控制端，通过IO口输出相应的数字信号来控制数码管的亮灭。
将按键连接到FPGA的IO口，通过IO口输入按键的信号。
此外，还需要连接一个晶振电路来提供时钟信号。
3.软件设计方案：本设计使用VHDL语言进行程序设计，通过状态机来实现多功能数字钟的功能。
具体实现包括时间的显示、闹钟的设置和启动、计时和倒计时功能的实现。
通过按键的输入来切换不同的状态，实现不同功能的切换和设置。
4.软件实现具体步骤：(1)定义状态机的状态，包括时间显示、闹钟设置、计时和倒计时等状态。
(2)在时间显示状态下，通过FPGA的IO口输出相应的数字信号来控制七段数码管的亮灭，实现时间的显示。
(3)在闹钟设置状态下，通过按键的输入来设置闹钟时间，并将设置好的时间保存在寄存器中。
(4)在计时和倒计时状态下，通过按键的输入来实现计时和倒计时功能，并通过七段数码管的显示来实时显示计时和倒计时的时间。
以下为本设计的完整程序代码：```vhdl--时钟频率--定义状态signal state : state_type;--定义时钟、按键和数码管信号signal clk : std_logic;signal key : std_logic_vector(1 downto 0);signal seg : std_logic_vector(6 downto 0);--闹钟时间寄存器signal alarm_hour_reg : std_logic_vector(5 downto 0);signal alarm_min_reg : std_logic_vector(5 downto 0);--计时和倒计时寄存器signal count_up_reg : std_logic_vector(23 downto 0); signal count_down_reg : std_logic_vector(23 downto 0); signal count_down_flag : std_logic := '0';beginclock : processbeginwhile true loopclk <= '0';wait for 10 ns;clk <= '1';wait for 10 ns;end loop;end process;key_scan : process(clk)beginif rising_edge(clk) thenkey <= key_scan_func; -- 按键扫描函数end if;end process;fsm : process(clk, key)beginif rising_edge(clk) thencase state isif key = "10" then -- 第一个按键按下state <= set_alarm;elsif key = "01" then -- 第二个按键按下state <= count_up;end if;when set_alarm =>seg <= set_alarm_func; -- 闹钟设置函数if key = "00" then -- 两个按键同时按下elsif key = "01" then -- 第一个按键按下state <= count_up;end if;when count_up =>seg <= count_up_func; -- 计时函数if key = "00" then -- 两个按键同时按下elsif key = "10" then -- 第二个按键按下state <= count_down;count_down_flag <= '1';end if;when count_down =>seg <= count_down_func; -- 倒计时函数if key = "00" then -- 两个按键同时按下count_down_flag <= '0';elsif key = "01" then -- 第一个按键按下state <= count_up;count_down_flag <= '0';end if;end case;end if;end process;--数码管信号和显示模块的连接display : entity work.seg_displayport mapclk => clk,seg => segend architecture;```四、总结与展望通过FPGA实现多功能数字钟的设计，在硬件和软件的配合下，实现了时间的显示和闹钟的设置功能。
《FPGA设计与应用》数字时钟实验
《FPGA设计与应用》数字时钟实验一、实验目的和要求
1．学习动态数码管的工作原理；
2．实现 FPGA 对四位动态数码管的控制；
3．熟悉模块化编程的操作流程。
二、实验内容
1．实现 FPGA 对四位动态数码管的控制，使其能够正常工作；2．基于eGo-1的数字钟设计与实现
三、实验要求
1、能够在实验板上实现数字时钟
四、操作方法与实验步骤
本实验的设计思路如下：
各模块实现方式：
分频
计数器
Hex2BCD
数码管动态显示
五、实验数据记录和处理实验代码如下：
设计文件：（部分）
仿真文件（部分）：
约束文件（部分）：
六、实验结果与分析
综合后生成的网表结构如下图所示：
仿真图像：
实物操作：
经过如上图代码的运行，实验要求的功能已基本实现，得出的实验结果与预期基本一致。
七、讨论和心得
这次实验用到了之前学习的动态数码管工作原理，将动态数码管与时钟相结合，对于每一位数码管来说，每隔一段时间点亮一次。
显示器的亮度通过导通电流，点亮时间和间隔时间的控制。
通过调整电流和时间参数，可以既保证亮度，又保证显示。
数字钟课程设计实验报告
数字钟课程设计实验报告
实验名称：数字钟课程设计实验
实验目的：设计并制作一款数字钟,学习数字电路的基本构成及工作原理,并深入掌握Verilog 语言的设计和仿真技术。
实验原理：数字钟由时钟电路、驱动电路、显示电路三部分组成。
时钟电路以晶体振荡器为基础,产生高精度的基准时钟信号；驱动电路通过将时钟信号分频、选择和转换,来控制数字显示管的亮灭和数字显示内容；显示电路则将数字经过解码、整合,转换成人类可以识别的时间。
实验步骤：
1. 选择合适的FPGA芯片和数字显示管,根据其接口特点,确定各部分电路的 Pin Assignment。
2. 采用Verilog语言,编写时钟电路模块,实现一个基于晶体振荡器的高精度时钟信号。
3. 编写驱动电路模块,根据时钟信号,实现数字显示管LED的闪烁。
4. 编写显示电路模块,把数码管的8个数字位置写入代码中,并将显示电路模块与时钟电路模块和驱动电路模块相连接。
5. 通过FPGA仿真,进行数字钟模块的验证和测试。
6. 将程序下载到FPGA芯片中,并进行实际调试测试。
实验结果：
本实验设计的数字钟可以按照设定时间进行准确的数字显示,且易于调整时钟的显示时间。
数字钟在 FPGS 上实现良好,实验结果满意。
实验总结：
通过本实验,学习了数字电路的基本构成及工作原理,并深入掌握了Verilog语言的设计和仿真技术。
对于数字电路的实际应用,我有了更加深入的认识。
同时,对于FPGA的开发和调试过程也有了初步的了解,掌握了相关的基本操作和流程。
数字钟课程设计报告
数字钟课程设计报告前言：随着科技的不断进步，数字化已经成为了各个领域的主流趋势。
数字技术也在教育领域得到广泛应用。
数字化教育为学生提供了更好的学习方式和体验，同时也给教育工作者带来了更多的创新空间。
本文将围绕数字化教育，探讨数字钟课程设计报告。
数字钟的设计：数字钟是一个数字化的学习工具，在各学科的教学中都得到了广泛应用。
数字钟的设计可以遵循以下步骤：1.确定教学目标：数字钟的设计必须遵循教学目标，以便为教师和学生提供最佳的学习体验，使教学更加生动有趣。
2.选择数字钟的类型：根据教学目标和特点，可以选择不同类型的数字钟，例如计时器、倒计时器、时间轴等。
3.选择数字钟的功能：数字钟的功能会影响到教学效果，因此需要根据教学目标和教学特性选择数字钟的功能。
4.美化数字钟的界面：美化数字钟的界面能够增加学生的学习兴趣，提高教学效果，从而实现教学目标。
数字钟的应用：数字钟是一种数字化教学工具，可以在各个学科的教学中得到广泛应用。
下面以数学为例，详细说明数字钟在数学教学中的应用。
数字钟可以用于教学观念的讲解。
在数学教学中，学习时间的观念非常重要。
使用数字钟可以帮助学生了解时间的本质，为学生认识到时间的重要性打下基础。
数字钟也可以用于学习数学运算。
例如，教师可以设置数字钟来进行加减乘除的计算，帮助学生提高计算速度和精确度。
数字钟还可以用于检查作业。
教师可以在数字钟上设置一个时间限制，让学生在规定时间内完成作业。
如果学生没有完成作业，数字钟将会提醒他们完成。
数字钟的优势：数字化教育工具的吸引力取决于它们的功能和灵活性。
数字钟虽然看起来简单，但它的实际用途非常重要。
它能够帮助教师更好地了解学生的学习情况，同时也能够更好地帮助学生提升学习效果。
数字钟优势如下：1、灵活性：数字钟可以根据教学需要进行设计和选择，可以在不同的学科中得到广泛应用。
2、互动性：数字钟可以与学生互动式地使用。
通过使用数字钟可以促进学生互动，提高学生的学习效果，帮助学生主动掌握学习内容。
基于fpga定时闹钟课程设计
课程设计任务书学生姓名：专业班级：通信1002指导教师：工作单位：信息学院题目: 基于FPGA定时闹钟实验报告初始条件：quartus II 软件要求完成的主要任务:设计一个具有系统时间设置和带闹钟功能的24小时计时器中的应用。
电子钟要求如下：（１）计时功能：4位LED数字时钟对当前时间的小时和分钟进行显示，显示的最长时间为23小时59分。
（２）设置并显示新的闹钟时间：用户先按“set”键，再用数字键“0”～“9”输入时间，然后按“alarm”键确认。
在正常计时显示状态下，用户直接按下“alarm”键，则已设置的闹钟时间显示在显示屏上。
（３）设置新的计时器时间：用户先按“set”键，再用数字键“0”－“9”输入新的时间，然后按“time”键确认。
（４）闹钟功能：如果当前时间与设置的闹钟时间相同，则扬声器发出蜂鸣声。
时间安排指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要 .............................................................................................................................................. I II Abstract.......................................................................................................................................... I V1 FPGA概述 (1)1.1 FPGA基本结构 (1)1.2 FPGA编程原理 (1)1.3 FPGA设计流程 (2)2总体方案 (4)2.1顶层设计 (4)3各模块设计与实现 (5)3.1计时模块 (5)3.2分频器模块 (8)3.3显示模块 (10)3.4校对模块 (12)3.5闹铃设置模块 (14)3.6闹铃发声模块 (17)4 心得体会 (21)5参考文献 (22)摘要FPGA是现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array）的简称，与之相应的CPLD是复杂可编程逻辑器件（Complex Programmable Logic Device）的简称，两者的功能基本相同，只是实现原理略有不同，所以有时可以忽略这两者的区别，统称为可编程逻辑器件或CPLD/PGFA。
基于FPGA多功能数字钟的设计
实验名称：基于FPGA的数字时钟设计一、实验目的：通过实验熟练运用Verilog HDL语言和 FPGA开发软件，使用BASYS2开发板设计一个可调式并且较复杂的数字时钟。
二、实验硬件要求：计算机、BASYS2开发板、蜂鸣器三、实验内容：1、电路功能：在ISE Design Suite 14.7软件开发环境下，使用Verilog描述语言、结合FPGA开发板编译和仿真数字时钟；要求时钟能进行基本的计时功能，按照:“时：分”来显示时间，秒的功能由流水灯表示；能引入秒脉冲进行校时、校分，并可用rst信号给清零；具有整点报时功能，当计时到整点的时候蜂鸣器开始鸣响，响声为乐曲“铃儿响叮当”。
2、电路图：3、Veilog 程序：1）分频模块div_clk：module divclk(sys_clk,rst,sec_clk);input sys_clk,rst;//系统时钟，复位output reg sec_clk;//秒时钟输出reg[27:0] cnt;//分频计数器，在人眼可识别范围之内always @(negedge sys_clk)beginif(rst)//对计数器进行复位begincnt <= 28'h0000000;sec_clk <= 1'b0;endelseif(cnt >= 28'h17d783f)begincnt <= 28'h0000000;sec_clk <= ~sec_clk;endelse cnt <= cnt+1'b1;endendmodule2）时钟计时模块clockmoduleclock(clk,rst,key,hor_h,hor_l,min_h,min_l,sec_h,sec_l,speak,sys_clk); input clk,rst,sys_clk;input [3:0]key;output [3:0]hor_h,hor_l,min_h,min_l,sec_h,sec_l;output speak;reg [3:0]hor_h,hor_l,min_h,min_l,sec_h,sec_l;reg speak;always@(posedge clk or posedge rst)beginif(rst)beginsec_h <=4'h0;sec_l <=4'h0;min_h <=4'h0;min_l <=4'h0;hor_h <=4'h0;hor_l <=4'h0;endelsecase(key)4'b1000:beginif(hor_h >= 4'h2)hor_h <= 4'h0;elsehor_h <= hor_h + 1'b1;end4'b0100:beginif(hor_l >= 4'h9||(hor_h >= 4'h2 && hor_l >= 4'h3)) hor_l <= 4'h0;elsehor_l <= hor_l + 1'b1;end4'b0010:beginif(min_h >= 4'h5)min_h <= 4'h0;elsemin_h <= min_h + 1'b1;end4'b0001:beginif(min_l >= 4'h9)min_l <= 4'h0;elsemin_l <= min_l + 1'b1;enddefault :beginif(sec_l >= 4'h9)beginsec_l <= 4'h0;if(sec_h >= 4'h5)beginsec_h <= 4'h0;if(min_l >= 4'h9)beginmin_l <= 4'h0;if(min_h >= 4'h5)beginmin_h <= 4'h0;if(hor_l >= 4'h9||(hor_h >= 4'h2 && hor_l >= 4'h3))beginhor_l <= 4'h0;if(hor_h >= 4'h2)hor_h <= 4'h0;elsehor_h <= hor_h + 1'b1;endelsehor_l <= hor_l + 1'b1;endelsemin_h <= min_h + 1'b1;endelsemin_l <= min_l + 1'b1;endelsesec_h <= sec_h + 1'b1;endelsesec_l <= sec_l + 1'b1;endendcaseendalways @(posedge clk)beginif(rst)speak <= 1'b0;else if(min_h == 4'h0 && min_l <=4'h0 && sec_h <= 4'h0)speak <= 1'b1;elsespeak <= 1'b0;endendmodule3）发声模块speaker：module speaker(clk,rst,en,f);input clk,rst,en;output reg f;reg [6:0] tonestep;reg [3:0] tonecode;reg [19:0] divcnt;reg [19:0] cntnum;reg sub_clk;reg[24:0] sub_cnt;always@(posedge clk)beginif(rst) beginsub_cnt <= 0;cntnum <= 0;divcnt <= 0;f <= 0;sub_clk <=0;endelse beginif(sub_cnt >=1500000)beginsub_clk <= ~sub_clk;sub_cnt <=0;endelse sub_cnt <= sub_cnt + 1'b1;if(en == 1'b1)begincase(tonecode)1:cntnum <= 95444;2:cntnum <= 85052;3:cntnum <= 75750;4:cntnum <= 71625;5:cntnum <= 63775;6:cntnum <= 56825;7:cntnum <= 50600;default : cntnum <= 0;endcaseif(cntnum == 0)f <= 1'b0;elseif(divcnt >= cntnum)begindivcnt <= 0;f <= ~f;endelse divcnt <= divcnt + 1'b1;endendendalways@(posedge sub_clk)beginif(rst)begintonestep <= 0;tonecode <= 0;endelseif(tonestep <=80)tonestep <= tonestep + 1'b1;else tonestep <= 0;case(tonestep)7'b0000000:tonecode <= 3;7'b0000001:tonecode <= 3;7'b0000010:tonecode <= 8;7'b0000011:tonecode <= 3;7'b0000100:tonecode <= 3;7'b0000101:tonecode <= 8;7'b0000110:tonecode <= 8;7'b0000111:tonecode <= 3;7'b0001000:tonecode <= 3;7'b0001001:tonecode <= 3;7'b0001010:tonecode <= 3;7'b0001011:tonecode <= 8;7'b0001100:tonecode <= 8;7'b0001101:tonecode <= 3;7'b0001110:tonecode <= 3;7'b0001111:tonecode <= 8;7'b0010000:tonecode <= 3;7'b0010001:tonecode <= 3;7'b0010010:tonecode <= 8;7'b0010011:tonecode <= 8;7'b0010101:tonecode <= 3; 7'b0010110:tonecode <= 3; 7'b0010111:tonecode <= 3; 7'b0011000:tonecode <= 8; 7'b0011001:tonecode <= 8; 7'b0011010:tonecode <= 3; 7'b0011011:tonecode <= 3; 7'b0011100:tonecode <= 8; 7'b0011101:tonecode <= 5; 7'b0011110:tonecode <= 5; 7'b0011111:tonecode <= 8; 7'b0100000:tonecode <= 8; 7'b0100001:tonecode <= 1; 7'b0100010:tonecode <= 1; 7'b0100011:tonecode <= 8; 7'b0100100:tonecode <= 2; 7'b0100101:tonecode <= 2; 7'b0100110:tonecode <= 8; 7'b0100111:tonecode <= 8; 7'b0101000:tonecode <= 3; 7'b0101001:tonecode <= 3; 7'b0101010:tonecode <= 3; 7'b0101011:tonecode <= 3; 7'b0101100:tonecode <= 8; 7'b0101101:tonecode <= 8; 7'b0101110:tonecode <= 4; 7'b0101111:tonecode <= 4; 7'b0110000:tonecode <= 8; 7'b0110001:tonecode <= 4; 7'b0110010:tonecode <= 4;7'b0110100:tonecode <= 8; 7'b0110101:tonecode <= 4; 7'b0110110:tonecode <= 4; 7'b0110111:tonecode <= 4; 7'b0111000:tonecode <= 8; 7'b0111001:tonecode <= 4; 7'b0111010:tonecode <= 8; 7'b0111011:tonecode <= 8; 7'b0111100:tonecode <= 4; 7'b0111101:tonecode <= 4; 7'b0111110:tonecode <= 8; 7'b0111111:tonecode <= 3; 7'b1000000:tonecode <= 3; 7'b1000001:tonecode <= 8; 7'b1000010:tonecode <= 8; 7'b1000011:tonecode <= 3; 7'b1000100:tonecode <= 3; 7'b1000101:tonecode <= 3; 7'b1000110:tonecode <= 8; 7'b1000111:tonecode <= 3; 7'b1001000:tonecode <= 8; 7'b1001001:tonecode <= 3; 7'b1001010:tonecode <= 8; 7'b1001011:tonecode <= 5; 7'b1001100:tonecode <= 5; 7'b1001101:tonecode <= 8; 7'b1001110:tonecode <= 5; 7'b1001111:tonecode <= 5; 7'b1010000:tonecode <= 8; 7'b1000001:tonecode <= 8;7'b1000010:tonecode <= 4;7'b1000011:tonecode <= 4;7'b1000100:tonecode <= 8;7'b1000101:tonecode <= 2;7'b1000110:tonecode <= 2;7'b1000111:tonecode <= 8;7'b1001000:tonecode <= 8;7'b1001001:tonecode <= 1;7'b1001010:tonecode <= 1;7'b1001011:tonecode <= 1;7'b1001100:tonecode <= 1;7'b1001101:tonecode <= 8;7'b1001110:tonecode <= 8;7'b1001111:tonecode <= 5;7'b1010000:tonecode <= 5;7'b1010001:tonecode <= 8;7'b1010010:tonecode <= 3;7'b1010011:tonecode <= 3;7'b1010100:tonecode <= 8;7'b1010101:tonecode <= 8;7'b1010110:tonecode <= 2;7'b1010111:tonecode <= 2;7'b1011000:tonecode <= 8;7'b1011001:tonecode <= 1;7'b1011010:tonecode <= 1;7'b1011011:tonecode <= 8;7'b1011100:tonecode <= 8;endcaseendendmodule4）数码管显示模块seg：module seg(q,ctr,h_h,h_l,m_h,m_l,clk,rst);output[6:0]q;output[3:0] ctr;input[3:0] h_h,h_l,m_h,m_l;input clk,rst;reg[6:0] q;reg[25:0] count;reg[3:0] temp;reg[3:0] scan;always @ (posedge clk)beginif (rst)begincount = 0;endelsebegincount = count +1;endendalways @ (posedge clk ) //Seg Scanbeginif(rst)beginscan<=4'b0000;endelsecase(count[11:10]) // 执行设计时将扫描频率改回 2'b00: scan<=4'b0111;2'b01: scan<=4'b1011;2'b10: scan<=4'b1101;2'b11: scan<=4'b1110;endcaseendassign ctr = scan;always @ (posedge clk) //Seg Scanbeginif(rst)begintemp<=4'b0000;endelsecase(count[11:10]) // 执行设计时将扫描频率改回 2'b00: temp<=h_h;2'b01: temp<=h_l;2'b10: temp<=m_h;2'b11: temp<=m_l;endcaseendalways @(posedge clk) //数码管译码beginif(rst)beginq<=7'b0000000;endelsecase(temp)4'd0:q<=7'b0000001; //04'd1:q<=7'b1001111; //14'd2:q<=7'b0010010; //24'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;endcaseendendmodule5）秒计时流水灯模块sec_ledmodule sec_led(input sys_clk,input rst,output [7:0] led);reg[24:0] cnt;reg[7:0] led_reg;always@(posedge sys_clk)beginif(rst)cnt <= 0;else cnt <= cnt+1;endalways@(posedge sys_clk)beginif(rst)led_reg <= 8'b0000_0001;else if (cnt == 25'd4*******)beginled_reg <= led_reg << 1;if(led_reg==8'b1000_0000)led_reg<=8'b0000_0001;endassign led=led_reg;Endmodule6键盘修改模块:module keyboard(input sys_clk,// input rst_n,input ps2_clk,input ps2_data,output reg[3:0] key_val);wire [15:0]xkey;reg ps2cf,ps2df;reg clk25=0;reg [7:0]ps2c_filter,ps2d_filter;reg [10:0]shift1,shift2;assign xkey={shift2[8:1],shift1[8:1]};assign rst_n=1;always@(posedge sys_clk)clk25=~clk25;always@(posedge clk25 or negedge rst_n) beginif(!rst_n)beginps2c_filter<=0;ps2d_filter<=0;ps2cf<=1;ps2df<=1;endelsebeginps2c_filter[7]<=ps2_clk;ps2c_filter[6:0]<=ps2c_filter[7:1];ps2d_filter[7]<=ps2_data;ps2d_filter[6:0]<=ps2c_filter[7:1];if(ps2c_filter==8'b1111_1111)ps2cf<=1;elseif(ps2c_filter==8'b0000_0000)ps2cf<=0;if(ps2d_filter==8'b1111_1111)ps2df<=1;elseif(ps2d_filter==8'b0000_0000)ps2df<=0;endendalways@(negedge ps2cf or negedge rst_n)beginif(!rst_n)beginshift1<=0;shift2<=1;endelsebeginshift1<={ps2df,shift1[10:1]};shift2<={shift1[0],shift2[10:1]};endendparameterone = 16'b0001_0110_0001_0110,//{16,16},two = 16'b0001_1110_0001_1110,//{1e,1e},three = 16'b0010_0110_0010_0110,//{26,26},four = 16'b0010_0101_0010_0101,//{25,25},onen = 16'b1111_0000_0001_0110,//{F0,16},twon = 16'b1111_0000_0001_1110,//{F0,1E},threen = 16'b1111_0000_0010_0110,//{F0,26},fourn = 16'b1111_0000_0010_0101;//{F0,25};always@(xkey)case(xkey)one:key_val<=4'b1000;two:key_val<=4'b0100;three:key_val<=4'b0010;four:key_val<=4'b0001;onen:key_val<=4'b0000;twon:key_val<=4'b0000;threen:key_val<=4'b0000;fourn:key_val<=4'b0000;default:key_val<=4'b0000;endcaseendmodulemodule keyboard(input sys_clk,// input rst_n,input ps2_clk,input ps2_data,output reg[3:0] key_val);wire [15:0]xkey;reg ps2cf,ps2df;reg clk25=0;reg [7:0]ps2c_filter,ps2d_filter;reg [10:0]shift1,shift2;assign xkey={shift2[8:1],shift1[8:1]};assign rst_n=1;always@(posedge sys_clk)clk25=~clk25;always@(posedge clk25 or negedge rst_n)beginif(!rst_n)beginps2c_filter<=0;ps2d_filter<=0;ps2cf<=1;ps2df<=1;endelsebeginps2c_filter[7]<=ps2_clk;ps2c_filter[6:0]<=ps2c_filter[7:1];ps2d_filter[7]<=ps2_data;ps2d_filter[6:0]<=ps2c_filter[7:1];if(ps2c_filter==8'b1111_1111)ps2cf<=1;elseif(ps2c_filter==8'b0000_0000)ps2cf<=0;if(ps2d_filter==8'b1111_1111)ps2df<=1;elseif(ps2d_filter==8'b0000_0000)ps2df<=0;endendalways@(negedge ps2cf or negedge rst_n)beginif(!rst_n)beginshift1<=0;shift2<=1;endelsebeginshift1<={ps2df,shift1[10:1]};shift2<={shift1[0],shift2[10:1]};endendparameterone = 16'b0001_0110_0001_0110,//{16,16},two = 16'b0001_1110_0001_1110,//{1e,1e},three = 16'b0010_0110_0010_0110,//{26,26},four = 16'b0010_0101_0010_0101,//{25,25},onen = 16'b1111_0000_0001_0110,//{F0,16},twon = 16'b1111_0000_0001_1110,//{F0,1E},threen = 16'b1111_0000_0010_0110,//{F0,26},fourn = 16'b1111_0000_0010_0101;//{F0,25};always@(xkey)case(xkey)one:key_val<=4'b1000;two:key_val<=4'b0100;three:key_val<=4'b0010;four:key_val<=4'b0001;onen:key_val<=4'b0000;twon:key_val<=4'b0000;threen:key_val<=4'b0000;fourn:key_val<=4'b0000;default:key_val<=4'b0000;endcaseendmodule4、仿真波形图和波形解释：（1）、仿真波形图：（2）、波形解释：将系统的50Mhz的时钟频率进行分频为1hz的频率。
fpga数字钟实验总结
fpga数字钟实验总结
FPGA数字钟实验总结：
本次FPGA数字钟实验旨在设计并实现一个基于FPGA的数字时钟。
通过该实验，我掌握了以下几个方面的知识和技能。
首先，我学会了使用FPGA开发工具进行电路设计和编程。
我使用了一种特定的硬件描述语言（HDL），如Verilog或VHDL，来描述时钟电路的功能和行为。
通过学习和实践，我能够熟练地使用FPGA开发工具创建和编辑代码。
其次，我了解了数字时钟的基本原理和组成部分。
数字时钟通常由时钟芯片、计数器、显示器和控制电路组成。
我学会了如何使用FPGA来实现这些功能，并通过编程控制时钟的显示方式和计时功能。
在实验过程中，我还学会了时序设计和逻辑电路的基本概念。
由于时钟电路需要精确的时序控制，我学会了如何设计和优化时钟电路的时序路径，以确保电路的正常运行和准确计时。
此外，我还学会了如何使用开发板上的按钮和开关等外部输入
设备来控制时钟的设置和调整功能。
通过编程，我能够实现时钟的
时间调整、闹钟设置等功能，并通过显示器将相应的信息展示出来。
最后，在实验过程中，我也遇到了一些挑战和问题。
例如，时
钟的精确性和稳定性是一个重要的考虑因素，我需要注意时钟信号
的抖动和噪声问题。
此外，时钟的显示方式和格式也需要根据实际
需求进行设计和调整。
通过本次FPGA数字钟实验，我不仅巩固了对数字电路和FPGA
开发的理论知识，还提高了实际操作和问题解决能力。
这个实验为
我今后在数字电路设计和嵌入式系统开发方面的学习和工作奠定了
坚实的基础。
基于FPGA定时闹钟实验报告
西南科技大学电工学，电子技术学生实验报告课程名称FPGA技术课程设计实验课题定时闹钟班级电子0902指导老师龙惠民评分实验小组2012年4月25日实验课题：定时闹钟实验时间：2012年4月16日—4月30日实验小组成员：一．设计要求设计一个具有系统时间设置和带闹钟功能的24小时计时器中的应用。
电子钟要求如下：（１）计时功能：4位LED数字时钟对当前时间的小时和分钟进行显示，显示的最长时间为23小时59分。
（２）设置并显示新的闹钟时间：用户先按“set”键，再用数字键“0”～“9”输入时间，然后按“alarm”键确认。
在正常计时显示状态下，用户直接按下“alarm”键，则已设置的闹钟时间显示在显示屏上。
（３）设置新的计时器时间：用户先按“set”键，再用数字键“0”－“9”输入新的时间，然后按“time”键确认。
在输入过程中；输入的数字在显示屏上从右到左依次显示。
例如，用户要设置新的时间12：00，则按顺序输入“l”，“2”，“0”，“0”键，与之对应，显示屏上依次显示的信息为：“1”，“12”；“120”，“1200”。
如果用户在输入任意几个数字后较长时间内，例如5秒，没有按任何键，则计时器恢复到正常的计时显示状态。
（４）闹钟功能：如果当前时间与设置的闹钟时间相同，则扬声器发出蜂鸣声；二．设计流程1.顶层设计顶层设计结构2.各模块原理根据顶层设计结构，初步将定时闹钟分为分频器，计时模块，显示模块，闹钟模块。
（1）.计时模块包括秒计时子模块（sec），分计时子模块（min），时计时模块（hour），以及主控子模块（control）。
其工作原理：为妙计时子模块送1HZ脉冲，但秒计数达60时，秒计数器清零，秒进位信号为‘1’，并作为分计数器的时钟信号。
每产生一个秒进位信号，分计数器加‘1’。
同样，分计数达60时，计数器清零，并产生一个分进位信号，作为时的时钟信号，每产生一个分进位信号，时计数器加1，当计数器达24时，计数器清零。
数字钟课程设计报告
数字钟课程设计报告概述本文旨在对数字钟课程设计进行报告，展示课程设计的目标、内容和重要性，并讨论学生在课程中的学习过程和成果。
引言数字钟作为一种常见的电子产品，其设计涉及到硬件、软件和用户体验等多个方面。
本课程旨在培养学生对数字钟设计的理解和实践能力，从而增加他们在电子领域的竞争力。
目标本课程的目标是使学生掌握数字钟的设计原理和方法，并能够独立完成一个数字钟的设计和制作。
通过本课程，学生将了解数字钟所用到的电路原理、程序设计、电子元器件的选择和使用等关键知识，同时也将提升他们的动手实践能力和问题解决能力。
内容数字钟课程主要包含以下几个方面的内容：1. 电路原理的学习：学生将学习数字钟所用到的基础电路原理，包括时钟电路、计数器等。
他们将理解不同电子元器件在电路中的作用和连接方式。
2. 硬件设计与制作：学生将进行数字钟的硬件设计和制作。
他们将选择适当的电子元器件，设计并制作出数字钟所需要的电路板和外壳。
3. 程序设计与编程：学生将学习使用特定的编程语言，如C语言或者Arduino语言，来编写数字钟的程序。
他们将学习如何通过编程控制数字钟的功能和显示。
4. 用户体验与界面设计：学生将学习如何设计数字钟的用户界面，包括显示方式、设置功能、报时功能等。
他们将根据用户需求和习惯设计出用户友好的数字钟。
学生学习过程数字钟课程采用理论课程与实践课程相结合的方式进行教学，以提高学生的学习效果和动手能力。
在理论课程中，学生将参加授课、研讨和小组讨论等教学活动。
通过理论课程的学习，学生将对数字钟的原理和设计方法有一个全面的理解。
在实践课程中，学生将进行数字钟的设计和制作。
教师将给予学生必要的指导和建议，鼓励他们提出自己的创新思路，并尝试解决实际问题。
通过实践过程，学生将巩固所学的理论知识，并了解电子产品设计的实际操作流程。
课程成果通过数字钟课程的学习，学生将获得以下几个方面的成果：1. 理论知识的巩固：学生将对数字钟的原理和设计方法有一个深入的理解，并能够运用所学知识解决实际问题。
基于FPGA的数字钟设计-华中科技大学电子线路实验报告
基于FPGA的数字钟设计Your Name一、实验目的1.了解数字钟的功能要求及设计方法；2.了解CPLD/FPGA的一般结构及开发步骤；3.熟悉用FPGA器件取代传统的中规模集成器件实现数字电路与系统的方法。
二、实验要求1.以数字形式显示时、分、秒的时间；2.小时计数器为同步24进制；3.要求手动校时、校分；4.任意闹钟；5.小时为12/24进制可切换；6.报正点数（几点响几声）。
三、实验内容1.系统模块框图2.时间校准模块时间校准模块可由两位控制信号控制当前校准状态。
3.时分秒计数模块时分秒计数模块由60进制秒计数器、60进制分计数器和24进制时计数器组成。
时分秒的计数器具有复位和计数功能。
其中CR为复位信号，当CR为0时，时分秒的计数器清0，EN为使能信号，EN为1时开始计时，EN为0则暂停计时。
分秒时的进位通过外部组合逻辑实现。
4.显示模块计时模块产生的BCD码通过编写的CD4511功能模块转换为数码管的显示信号。
5.分频模块开发板的系统时钟为50MHz，产生1Hz的CP信号需要一个模为25M的计数器分频得到1Hz的CP信号。
四、具体代码1.顶层模块(clock.v)module SHOW_CTRL(MODE,SHOW_MODE,CP,Hour,Minute,Second,SHOW1,SHOW2);input CP,MODE,SHOW_MODE;input[7:0]Hour,Minute,Second;output[7:0]SHOW1,SHOW2;reg[7:0]SHOW1,SHOW2;always@(MODE,SHOW_MODE) beginif((MODE==0)&&(SHOW_MODE==0))begin SHOW2<=Minute[7:0];SHOW1<=Hour[7:0]; endelse if((MODE==0)&&(SHOW_MODE==1))begin SHOW2<=Second[7:0];SHOW1<=Minute[7:0]; endelse if((MODE==1)&&(SHOW_MODE==0))begin SHOW2<=Minute[7:0];SHOW1<=Hour[7:0]; endelse if((MODE==1)&&(SHOW_MODE==1))begin SHOW2<=Second[7:0];SHOW1<=Minute[7:0]; endendendmodule2.分频模块(clk_div.v)module clk_div(clk_50M,clk_1);input clk_50M;output reg clk_1;reg [8:0]count;always @(posedge clk_50M)beginif(count>8'd25)beginclk_1=~clk_1;count=0;endelsecount<=count+1;endendmodule3.模60计数器模块(counter60.v)module counter60(EN,CP,nCR,QoH,QoL);input EN,CP,nCR;output [3:0]QoH,QoL;reg [3:0]QoH,QoL;always@(posedge CP) beginif(~nCR) beginQoH<=4'b0000;QoL<=4'b0000; endelse if(~EN) beginQoH<=QoH;QoL<=QoL; endelseif(QoH==4'b0101&&QoL==4'b1001)beginQoH<=4'b0000;QoL<=4'b0000;endendelse if(QoH<4'b0110&&QoL<4'b1001){QoH,QoL}<={QoH,QoL+4'b0001};else if(QoH<4'b0110&&QoL==4'b1001){QoH,QoL}<={QoH+4'b0001,4'b0000};endendmodule4.模24计数器模块(counter24.v)module counter24(nCR,EN,CP,CntH,CntL);input CP,nCR,EN;output[3:0] CntH,CntL;reg [3:0]CntH,CntL;reg CO;always@(posedge CP or negedge nCR) beginif(~nCR) {CntH,CntL}<=8'h00;else if(~EN) {CntH,CntL}<={CntH,CntL};else if((CntH>2)||(CntL>9)||((CntH==2)&&(CntL>=3))){CntH,CntL}<=8'h00;else if((CntH==2)&&(CntL<3))begin CntH<=CntH; CntL<=CntL+1'b1; end else if(CntL==9) begin CntH<=CntH+1'b1; CntL<=4'b0000; endelse begin CntH<=CntH; CntL<=CntL+1'b1; endendendmodule5.显示模块(HEX2LED.v)module HEX2LED(HEX,SEG);input[3:0] HEX;output[7:0] SEG;wire[3:0] HEX;reg[6:0] SEG;always@(HEX)begincase(HEX)4'h0: SEG = 7'b0000001;4'h1: SEG = 7'b1001111;4'h2: SEG = 7'b0010010;4'h3: SEG = 7'b0000110;4'h4: SEG = 7'b1001100;4'h5: SEG = 7'b0100100;4'h6: SEG = 7'b0100000;4'h7: SEG = 7'b0001111;4'h8: SEG = 7'b0000000;4'h9: SEG = 7'b0000100;default: SEG = 7'b0000001;endcaseendendmodule五、仿真截图（仿真秒时分计时及其数码管显示，仿真环境为vivado 2018.3）秒计时仿真分计时仿真时计时仿真如下图所示为分校准仿真，当Amin分校准位为1时分开始随着CP信号的频率以1秒加1的步进变动。
基于FPGA的多功能电子时钟设计报告书
基于FPGA的多功能时钟的设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：第一章绪论现代社会的标志之一就是信息产品的广泛使用，而且是产品的性能越来越强，复杂程度越来越高，更新步伐越来越快。
支撑信息电子产品高速发展的基础就是微电子制造工艺水平的提高和电子产品设计开发技术的发展。
前者以微细加工技术为代表，而后者的代表就是电子设计自动化（electronic design automatic, EDA）技术。
本设计采用的VHDL是一种全方位的硬件描述语言，具有极强的描述能力，能支持系统行为级、寄存器传输级和逻辑门级这三个不同层次的设计；支持结构、数据流、行为三种描述形式的混合描述，覆盖面广，抽象能力强，因此在实际应用中越来越广泛。
ASIC是专用的系统集成电路，是一种带有逻辑处理的加速处理器；而FPGA是特殊的ASIC芯片，与其它的ASIC芯片相比，它具有设计开发周期短、设计制造成本低、开发工具先进、标准产品无需测试、质量稳定以及可实时在线检测等优点。
在控制系统中，键盘是常用的人机交换接口，当所设置的功能键或数字键按下的时候，系统应该完成该键所对应的功能。
FPGA数字钟
数字钟设计一、实验目的：通过设计实例，深入理解自顶向下设计方法，系统设计规范、系统设计、模块设计和系统仿真与实现各阶段的设计内容，初步掌握规范的数字系统设计方法并实践。
二、实验要求：1、系统概述：设计一个用 LED 7 段显示器显示的24 小时制数字钟。
2、系统目标：（1）用 8 个 LED 显示时间，如 9 点 25 分 10 秒显示为，09－25－10。
（2）设置 2个按键，按键 SET用于工作模式选择，按键 UP用于设置数值。
（可选）（3）按 SET 键循环设置工作模式为：正常显示－＞时设置－＞分设置－＞秒设置。
在设置工作模式时，被设置相应数字按 1秒速率闪烁，其它数字不变。
（4）在设置工作模式时，按UP 键一次，被设置相应数字增加 1，加到最大值后再加返回 0，如小时加到 23 后再加就返回 0，分和秒加到 59 后再加返回0 。
3、系统设计依据：外部输入时钟为 40MHZ，通过分频产生秒脉冲信号，用模 60 计数器对其计数产生分脉冲信号，对分脉冲用模 60 计数器对其计数产生时脉冲信号，再用模24 计数器对时脉冲计数，即可实现一天 24小时的时间信号，通过7 段LED 数码管显示出来则为基本数字钟，校时电路通过两个外部异步按键对“时”、“分”、“秒”显示数字进行校对调整。
4、系统实现要求：要求用Mars-EP1C3-EDA 实验平台。
芯片与封装选择：本设计用EP1C3T FPGA实现，144 脚封装，输入输出为LVTTL 电平。
5、系统验证及测试要求：用Mars-EP1C3-EDA 实验平台搭建模拟测试平台测试，测试验证数字钟实现设计目标。
三、系统设计关键技术1、按键消抖按键按下由图3-l可见，在按键闭合和断开时产生了多个边沿，而在实际中每按一次键，我们只需要一组稳定的上升或下降边沿，所以对于电路中的按键信号，如果我们不滤除抖动的话，还是简单的读取信号的边沿，会引起一次按键被误读多次，这样就会引起电路的误动作。
基于FPGA的数字钟设计
基于FPGA的多功能数字钟一、设计题目基于Xilinx FPGA的多功能数字钟设计二、设计目的1.掌握可编程逻辑器件的应用开发技术——设计输入、编译、仿真和器件编程；2.熟悉一种EDA软件使用；3.掌握Verilog设计方法；4.掌握分模块分层次的设计方法；5.用Verilog完成一个多功能数字钟设计;6.学会FPGA的仿真。
三、设计内容设计实验项目九多功能电子钟✧功能要求：利用实验板设计实现一个能显示时分秒的多功能电子钟，具体要求为：基本功能：1)准确计时，以数字形式显示时、分、秒，可通过按键选择指示当前显示时间范围模式；2)计时时间范围 00:00:00－23:59:593)可实现校正时间功能；4)可通过实现时钟复位功能：00:00:00扩展功能：1)定时报：时间自定(不要求改变)，闹1分钟(1kHz)---利用实验板LED或外接电路实现。
2)仿广播电台正点报时：XX:59:[51,53,55,57(500Hz);59(1kHz)] ---利用实验板LED或外接电路实现。
3)报整点时数：XX:00:[00.5-XX.5](1kHz)，自动、手动---利用实验板LED或外接电路实现。
4)手动输入校时；5)手动输入定时闹钟；6)万年历；7)其他扩展功能；✧设计步骤与要求：1)计算并说明采用Basys2实验板时钟50MHz实现系统功能的基本原理。
2)在Xilinx ISE13.1 软件中，利用层次化方法，设计实现模一百计数及显示的电路系统，设计模块间的连接调用关系，编写并输入所设计的源程序文件。
3)对源程序进行编译及仿真分析（注意合理设置，以便能够在验证逻辑的基础上尽快得出仿真结果）。
4)输入管脚约束文件，对设计项目进行编译与逻辑综合，生成下载所需.bit类型文件。
5)在Basys2实验板上下载所生成的.bit文件，观察验证所设计的电路功能。
四、总体设计思路主体分为分频模块，正常时间模块（包含两个模60计数器和一个模24计数器子模块），闹钟模块（分为一个模60计数器模块，一个模24计数器模块，四个比较器模块），电台报时模块，数码管显示模块（分为模式选择模块，片选信号及扫描程序模块，和译码模块）。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
课程设计报告设计题目：基于FPGA的数字钟设计班级：电子信息工程1301学号：20133638姓名：王一丁指导教师：李世平设计时间：2016年1月摘要EDA（Electronic Design Automation）电子设计自动化，是以大规模可编程器件为设计载体，以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式，通过相关的软件，自动完成软件方式设计得电子系统到硬件系统，最终形成集成电子系统或专用集成芯片。
本次课程设计利用Quartus II 为设计软件，VHDL为硬件描述语言，结合所学知识设计一个多功能时钟，具有显示年、月、日、时、分、秒显示，计时，整点报时，设定时间等功能。
利用硬件描述语言VHDL 对设计系统的各个子模块进行逻辑描述，采用模块化的思想完成顶层模块的设计，通过软件编译、逻辑化简、逻辑综合优化、逻辑仿真、最终完成本次课程设计的任务。
关键词：EDA VHDL语言数字钟目录摘要1 课程设计目的2 课程设计内容及要求2.1 设计任务2.2 设计要求3 VHDL程序设计3.1方案论证3.2 系统结构框图3.3设计思路与方法3.3.1 状态控制模块3.3.2 时分秒模块3.3.3 年月日模块3.3.4 显示模块3.3.5脉冲产生模块3.3.6 扬声器与闹钟模块3.4 RTL整体电路4 系统仿真与分析5 课程设计总结，包括.收获、体会和建议6 参考文献1 课程设计目的(1)通过设计数字钟熟练掌握EDA软件(QUARTUS II)的使用方法，熟练进行设计、编译，为以后实际工程问题打下设计基础。
(2)熟悉VHDL 硬件描述语言，提升分析、寻找和排除电子设计中常见故障的能力。
(3)通过课程设计，锻炼书写有理论根据的、实事求是的、文理通顺的课程设计报告。
2 课程设计内容及要求2.1 设计任务(1)6个数字显示器显示时分秒，setpin按键产生一个脉冲，显示切换为年月日。
(2)第二个脉冲可预置年份，第三个脉冲可以预置月份，依次第四、五、六、七个脉冲到来时分别可以预置时期、时、分、秒，第八个脉冲到来后预置结束正常从左显示时分秒。
(3)up为高时，upclk有脉冲到达时，预置位加一，否则减一。
2.2 设计要求(1)在基本功能的基础上，闹钟在整点进行报时，产生一定时长的高电平。
(2)实现闹钟功能,可对闹钟时间进行预置，当达到预置时间时进行报时。
3 VHDL程序设计3.1方案论证该数字钟可以实现：计时功能、整点报时、闹钟和预置时间功能，因此时钟系统可分为5个模块：功能选择模块、时分秒计数模块、年月日计数模块、显示模块、扬声器模块、脉冲产生模块。
(1)功能选择模块是有状态机构成的，功能为依次进行、设置时间、设置闹钟时间。
调整工作状态：数字钟的初始状态显示时分秒，在setpin按键产生一个脉冲，显示切换为年月日。
设置时间：第二个脉冲可预置年份，第三个脉冲可以预置月份，依次第四、五、六、七个脉冲到来时分别可以预置时期、时、分、秒。
第八个脉冲到来后，预置结束恢复初始状态，正常显示时分秒。
设置闹钟时间：闹钟在setpin1按键产生第一个脉冲时设定闹钟的时，第二个脉冲设定分，第三个脉冲设定秒，第四个脉冲恢复显示时分秒。
(2)时分秒计数模块包括正常计时、闹钟、整点报时三个功能。
正常计时功能通过软件编写，60进制的秒计数器，60进制的分计数器，24进制的时计数器。
时分秒的计数器具有清0、置数、进位和计数功能。
其中reset为清0信号，当reset为0时，时分秒的计数器清0。
当set产生第四个脉冲后，连续产生的set信号使分秒计数器依次进行置数。
以upclk为时钟，通过up对预置位进行控制，当up为高时且upclk有脉冲到来时，预置位加一，否则减一。
当set产生第八个脉冲时，数字钟恢复时分秒的显示。
闹钟功能是在正常计数功能上拓展，分为闹钟时间预置和闹钟响应两个部分。
闹钟时间预置功能：当set1连续产生脉冲时，依次对闹钟的时分秒位进行预置。
以upclk为时钟，通过up对预置位进行控制，当up为高时且upclk有脉冲到来时，预置位加一，否则减一。
当set1产生第四个脉冲时，数字钟恢复时分秒的显示。
与此同时在程序中增添变量时计时功能可以持续运行。
闹钟响应功能：通过预置后，储存的变量与计时器模块的时、分、秒进行比对，当时、分、秒相同时，模块产生一个一段时间的高电平，传输给闹钟响应模块。
整点报时功能：当计数器中的分位等于59，秒位等于59时，模块产生一段高电平，输出给扬声器模块进行报时。
(3)年月日计数模块分为年月日计数功能，年月日预置数功能。
年月日计数功能：以时位的进位脉冲为计时脉冲，闰年二月份为29天，普通年二月份为28天。
一月、三月、五月、七月、八月、十月、十二月为31天，四月、六月、九月、十一月为30天。
年月日预置数功能：当set产生第一个脉冲后，依次进行年月日数器置数。
以upclk为时钟，通过up对预置位进行控制，当up为高时且upclk有脉冲到来时，预置位加一，否则减一。
(4) 显示模块：以时分秒，年月日模块的输出、状态标志为输入信号，通过状态控制模块产生的状态标志对显示模块进行控制，显示计时、预置时的不同状态。
(5)扬声器模块：输入信号为分位、秒位和状态信号，当计时时钟到达整点是输出高电平，其他时刻输出低电平。
(6)脉冲产生模块：对输入的信号进行1000分频，产生周期为一秒的时钟信号，用于数字钟的时钟输入。
3.2系统结构框图3.3设计思路与方法3.3.1 状态控制模块状态控制模块实现对各个功能模块的整体设计，包括对时间与日期的显示与调整，闹钟的显示与调整等控制操作。
状态机的输入为setpin，setpin1，upclk。
状态机的状态有11种状态。
g：闹钟设置时位；g：闹钟设置分位；2g：闹钟设置秒位；1s：时钟显示时分秒；1s：时钟显示年月日；2s：钟设置年；s：时钟设置月；4s：时钟设置日；5s：时钟设置时；3s：时钟设置分；7s：设置秒6在产生如上状态的同时产生Tlock，flag状态标志，此标志用来进行时钟设置、闹钟设置与显示控制。
RTL 电路图实现代码如下：process(upclk)beginif (upclk='1' and upclk'LAST_VALUE='0')thenstate<=next_state; -- 实现状态变换end if;end process;process(state,setpin,setpin1)beginnext_state<=state;case(state) iswhen s0 =>Tlock<="0000";flag<='1';if(setpin1='1' and setpin1'LAST_VALUE='0')thennext_state<=g0; end if;if(setpin='1' and setpin'LAST_VALUE='0') then next_state<=s1; end if;when s1=>Tlock<="0001";flag<='1';if(setpin1='1' and setpin1'LAST_VALUE='0')then next_state<=g0;end if;if(setpin='1' and setpin'LAST_VALUE='0') then next_state<=s2;end if;when s2=>Tlock<="0010";flag<='1';if(setpin1='1' and setpin1'LAST_VALUE='0')then next_state<=g0;end if;if(setpin='1' and setpin'LAST_VALUE='0') then next_state<=s3;end if;when s3=>Tlock<="0011";flag<='1';if(setpin1='1' and setpin1'LAST_VALUE='0')then next_state<=g0;end if;if(setpin='1' and setpin'LAST_VALUE='0') then next_state<=s4;end if;when s4=>Tlock<="0100";flag<='1';if(setpin1='1' and setpin1'LAST_VALUE='0')then next_state<=g0;end if;if(setpin='1' and setpin'LAST_VALUE='0') then next_state<=s5;end if;when s5=>Tlock<="0101";flag<='1';if(setpin1='1' and setpin1'LAST_VALUE='0')then next_state<=g0;end if;if(setpin='1' and setpin'LAST_VALUE='0') then next_state<=s6; end if;when s6=>Tlock<="0110";flag<='1';if(setpin1='1' and setpin1'LAST_VALUE='0')then next_state<=g0;end if;if(setpin='1' and setpin'LAST_VALUE='0') thennext_state<=s7;end if;when s7=>Tlock<="0111";flag<='1';if(setpin1='1' and setpin1'LAST_VALUE='0')then next_state<=g0;end if;if(setpin='1' and setpin'LAST_VALUE='0') then next_state<=s0; end if;when g0=>Tlock<="1000";flag<='0';if(setpin1='1' and setpin1'LAST_VALUE='0')then next_state<=g1;end if;if(setpin='1' and setpin'LAST_VALUE='0') then next_state<=s0;end if;when g1=>Tlock<="1001";flag<='0';if(setpin1='1' and setpin1'LAST_VALUE='0')then next_state<=g2;end if;if(setpin='1' and setpin'LAST_VALUE='0') then next_state<=s0; end if;when g2=>Tlock<="1010";flag<='0';if(setpin1='1' and setpin1'LAST_VALUE='0')then next_state<=s0;end if;if(setpin='1' and setpin'LAST_VALUE='0') then next_state<=s0;end if;when others=>next_state<=s0;end case;end process;3.3.2 时分秒模块时分秒模块的输入为ce(使能端)，clk0(系统输入时钟)，clk1(upclk时钟)，flag(标志位)，lock(状态位)，up(预置位增减控制)，ov(进位位)，op(闹钟与扬声器响应)。