fpga数字钟课程设计报告

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fpga数字时钟课程设计

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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。

数字钟课程设计fpga

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数字钟课程设计报告

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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:********

姓名:***

指导教师:***

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。

fpga秒表设计实验报告

fpga秒表设计实验报告

fpga秒表设计实验报告

本次实验是基于FPGA设计的秒表。秒表主要是用来计时的一种仪器,具有精准度高、显示清晰等优点。在实验中,我们使用FPGA来实现秒表的设计。

1. 实验目的

通过本次实验,我们的目的是掌握FPGA的使用方法,并设计出一个能够精准计时的秒表。同时,也能够加深理解数字电路的基本原理和数字信号的处理方式。

2. 实验原理

秒表的原理很简单,在起点按下计时键后,秒表开始计时,时间会显示在数码管或LCD屏幕上。在终点按下停止键后,秒表停止计时。我们需要用数字电路来实现这个过程,分为三个部分。

2.1. 时钟模块

时钟模块是秒表实现的基础。我们可以使用FPGA内置的时钟控制器IP,也可以自己实现时钟模块。在这个实验中,我们使用了FPGA内置的时钟控制器IP。

2.2. 计时模块

计时模块是实现秒表的关键。我们可以使用FPGA内置的计数器IP,也可以自己实现计数器模块。在这个实验中,我们使用了FPGA内置的计数器模块。

2.3. 显示模块

显示模块用来显示计时结果。我们可以使用数码管或LCD屏幕来显示计时结果。在这个实验中,我们使用了数码管来显示计时结果。

3. 实验步骤

3.1. 创建工程

首先,我们需要在Vivado IDE中创建一个FPGA工程。在创建工程时,需要选择适当的设备型号、板卡等参数。

3.2. 添加时钟控制器IP

在Vivado IDE中,选择IP Catalog,搜索并添加时钟控制器IP。

3.3. 添加计数器IP

在Vivado IDE中,选择IP Catalog,搜索并添加计数器IP。

多功能数字钟的FPGA实现设计报告 摘要 目录

多功能数字钟的FPGA实现设计报告 摘要 目录

摘要

FPGA( Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列),是20 世纪70 年代发展起来的一种可编程逻辑器件,是目前数字系统设计的主要硬件基础。

可编程逻辑器件的设计过程是利用EDA 开发软件和编程和编程工具对器件进行开发的过程。

本系统采用模块化的设计方式,重复使用的功能模块均以组件(Component)的形式存在,一边相关块的调用,主程序内用不同功能块构成一个完整的结构。将所有的组件收集在同一个程序包my_pkg中。

本设计主要使用了VHDL 语言,采用的FPGA 开发平台是Maxplus2,而设计一个多功能数字钟,在Maxplus2 开发平台下进行了编译、仿真、下载,实现了基本计时显示和设置、调整时间、报时和闹钟功能。

[关键词] FPGA;模块化;VHDL;Maxplus2;数字钟

i

目录

1设计任务及要求 (1)

1.1 设计任务 (1)

1.2 设计要求 (1)

1.3 功能拓展 (1)

2 方案比较与选择 (2)

3 底层文件仿真与分析 (3)

3.1 1024分频文件 (3)

3.2 二选一数据选择器 (3)

3.3 60进制计数器 (4)

3.4 24进制计数器 (4)

3.5 十进制转BCD模块 (5)

3.6 BCD转LED显示码 (5)

3.7 数码管动态扫描显示模块 (6)

3.8 闹钟报警模块 (6)

4 顶层文件仿真与分析 (8)

4.1顶层时钟设计输入输出图元 (8)

4.2 顶层文件仿真分析 (8)

5硬件验证分析 (10)

5.1 管脚分配 (10)

5.2 硬件调试 (11)

FPGA课程设计报告

FPGA课程设计报告

F P

G A课程设计报告

(实现多功能数字钟)

专业班级: 07通信2班

******

学号:************

时间:2009.12.30

一、标题:设计多功能数字钟控制电路

二、任务书:用MAX+PLU SⅡ软件及Verilog HDL语言设计

一个多功能的数字钟,包括有时、分、秒的计

时,以及校时(对小时、分钟和秒能手动调整

以校准时间)、正点报时(每逢整点,产生“嘀

嘀嘀嘀-嘟”,4短一长的报时音)等附加功能。

三、关键词:24进制、60进制、正点报时、校时、数字钟

四、总体方案:多功能数字钟控制电路框图是由三部分组成

的,即秒分时控制电路、整点报时控制电路、

时段控制电路。用Verilog HDL硬件描述语

言完成编译和仿真。

五、原理框图如下:

六、Verilog HDL硬件描述语言编写的功能模块:

/*秒计数器m60*/

module m60(M,CP60M,CPM,RD);

output [7:0]M;

output CP60M;

input CPM;

input RD;

reg [7:0]M;

wire CP60M;

always@(negedge RD or posedge CPM)

begin

if(!RD)

begin M[7:0]<=0;

end

else

begin

if((M[7:4]==5)&&(M[3:0]==9))

begin

M[7:0]<=0;

end

else

begin

if(M[3:0]==9)

begin

M[3:0]<=0;

if(M[7:4]==5)

begin M[7:4]<=0;end

else M[7:4]<=M[7:4]+1;

FPGA设计的报告课程设计

FPGA设计的报告课程设计

FPGA课程设计

实验一:设计一个可控的100进制可逆计数器

一、实验要求

用DE2-115开发板下载。

(1)计数器的时钟输入信号周期为200ns。

(2)以十进制形式显示。

(3)有一个复位端clr和两个控制端plus和minus,在这些控制信号的作用

clr plus minus 功能

0 ××复位为0

1 1 0 递增计数

1 0 1 递减计数

1 1 1 暂停计数

二、关键词

可控制、可逆、100进制、复位、暂停、递增、递减

三、内容摘要

module updown_count(qout,reset,clk,plus,minus);

output[7:0] qout;/*定义一个8位的输出,其目的是

低四位和高四位分别表示计数器的个位和十位。*/

input clk,plus,minus,reset;//定义四个输入,时钟,加计数,减计数和清零

reg[7:0] qout;//qout的数据类型为寄存器型

always @(posedge clk)//当clk上升沿到来时执行一遍下列程序

begin

if(!reset) qout<=0;//当reset为低电平时,计数器执行清零功能,否则跳过else

begin

case({minus,plus})//case语句模块,包含加,减和暂停四个模块

2'b10:

if (qout[3:0]==0)//判断个位是否为零,若不为零,跳到个位减一begin

qout[3:0]<=9;//给个位赋值

if(qout[7:4]==0) qout[7:4]<=9;//判断十位是否为零,并且给十位赋值

eda数字钟实验报告

eda数字钟实验报告

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EDA数字钟实验报告

本次实验旨在设计并实现一个EDA数字钟。通过这个实验,我们将学习如何使用EDA工具来设计数字电路,并通过实际的电路实现来验证我们的设计。

1. 实验背景

数字钟是我们日常生活中常见的设备之一。它不仅可以显示时间,还具有闹钟等功能。在这个实验中,我们将使用EDA工具来设计一个数字钟电路,并通过FPGA实现这个电路。

2. 实验目标

本次实验的目标是设计一个能够显示小时、分钟和秒的数字钟电路。我们将使用七段数码管来显示这些信息,并通过按键来设置时间和闹钟。

3. 设计思路

我们的设计思路如下:

3.1 时钟模块

我们首先需要设计一个时钟模块,用来产生一个固定的时钟信号。我们可以使用FPGA的时钟模块来实现这个功能,或者使用外部的晶振电路。

3.2 数码管驱动模块

接下来,我们需要设计一个数码管驱动模块,用来将数字转换为七段数码管的显示信号。我们可以使用查找表或者逻辑门电路来实现这个功能。

3.3 时间设置模块

为了能够设置时间,我们需要设计一个时间设置模块。这个模块可以通过按键来设置小时、分钟和秒。

3.4 闹钟设置模块

类似于时间设置模块,我们还需要设计一个闹钟设置模块。这个模块可以通过按键来设置闹钟的小时和分钟。

3.5 主控制模块

最后,我们需要设计一个主控制模块,用来控制时钟、数码管驱动、时间设置和闹钟设置模块之间的交互。这个模块可以根据设置的时间和闹钟来控制数码管的显示。

4. 电路实现

根据我们的设计思路,我们使用EDA工具来实现我们的数字钟电路。我们使用VHDL语言来描述电路,并使用模块化的方式来组织我们的代码。

数字钟课程设计实验报告

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。

fpga数字钟实验总结

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。

fpga数字钟课程设计报告

fpga数字钟课程设计报告

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:********

姓名:***

指导教师:***

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)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。

基于FPGA:电子钟的设计报告

基于FPGA:电子钟的设计报告

电子钟的设计报告

姓名:< >

组别:< >

专业班级:< >

目录

目录 (1)

一、数字钟的设计要求 (2)

二、顶层设计 (2)

三、模块 (3)

1.顶层模块 (3)

2.分频器模块 (4)

3.按键消抖模块 (4)

4.计时模块 (5)

5.显示模块 (6)

6.报时和闹钟模块 (6)

四、系统调试及运行结果分析 (7)

1、硬件调试 (7)

2、软件调试 (8)

3、调试过程及结果 (8)

(1)显示模块调试 (8)

(2)时间系统模块调试 (9)

五、总结 (9)

一、数字钟的设计要求

设计一个具有时、分、秒计时第二电子钟电路,按24小时制记时。

要求:

1、准确计时,以数字形式显示时、分、秒的时间;

2、具有分、时校正功能,校正输入脉冲频率为1Hz;

3、具有仿广播电台整点报时的功能,即每逢59分51秒、53秒、55秒及57秒时,发出4声500Hz低音,在59分59秒时发出一声1kHz高音,它们的持续时间均为1秒。最后一声高音结束的时刻恰好为正点时刻。

4、具有定时闹钟功能,且最长闹铃时间为一分钟。要求可以任意设置闹钟的时、分;闹铃信号为500Hz和1kHz的方波信号,两种频率的信号交替输出,且均持续1S。设置一个停止闹铃控制键,可以停止输出闹铃信号。

二、顶层设计

采用自顶向下的设计方法,首先根据数字时钟的功能要求进行顶层设计和分析,用FPGA实现系统的计时、显示驱动、按键输入处理、仿广播电台整点报时的功能。根据实训平台的硬件资源情况,输入信号包括时钟输入和按键输入,其中系统时钟由实训平台核心板50MHz

Verilog数字钟设计实验报告

Verilog数字钟设计实验报告

基于FPGA实现多功能数字钟

——电子系

071180094

王丛屹

摘要

本文利用Verilog HDL语言自顶向下的设计方法设计多功能数字钟,并通过ISE完成综合、仿真。此程序通过下载到FPGA芯片后,可应用于实际的数字钟显示中,实现了基本的计时显示和设置,调整时间,闹钟设置的功能。

[关键词] FPGA;Verilog HDL;数字钟

一、多功能数字钟的设计

设计一个多功能数字时钟,具有时分、秒计数显示、闹钟功能。能够利用按键实现对闹钟时间的设定并在当前显示时间到时后能够进行闹钟提示。能够利用按键实现“较时”、“较分”功能,随时对数码管的显示进行校正和校对。数字中系统主要由系统时钟,三个功能按键(mode ,turn ,change ),FPGA ,数码管和蜂鸣器部分组成。

图: 多功能数字钟总体设计模块

以下就各个模块说明其功能

1. 分频模块

由于FPGA内部提供的时钟信号频率大约为50MHz,在这需要将它转化成1Hz的标准时钟信号供数字钟的计时显示;在此我采用了级联分频法。

RTL图如下:

代码如下:

最终输出的是1Hz,100Hz,1kHz的标准时钟信号clk_1Hz ,clk_100Hz,clk_1k。

2、计时模块

原理:m是模式按键,当m=0时,进入计时模式,在计时模式下可以进行时间调整。num3,num4产生加速调整时间,当其值为1时,可以快速调整时间,该调整时间的频率由clk提供。counta,count1是手动调节时间。Turn接按键,可以改变当前调节的是小时还是分钟,长按turn键还可以使秒钟信号清零。sec1,min1,hour1输出的是计时的秒,分,时。

FPGA数字钟

FPGA数字钟

数字钟设计

一.实验目标:

经由过程设计实例,深刻懂得自顶向下设计办法,体系设计规范.体系设计.模块设计和体系仿真与实现各阶段的设计内容,初步控制规范的数字体系设计办法并实践.

二.实验请求:

1.体系概述:设计一个用 LED 7段显示器显示的24小时制数字钟.

2.体系目标:

(1)用8个LED 显示时光,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键轮回设置工作模式为:正常显示->时设置->分设置->秒设

置.在设置工作模式时,被设置响应数字按1秒速度闪耀,其它数字不变.

(4)在设置工作模式时,按UP键一次,被设置响应数字增长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.体系设计根据:

外部输入时钟为40MHZ,经由过程火频产生秒脉冲旌旗灯号,用模60计数器对其计数产生分脉冲旌旗灯号,对分脉冲用模60计数器对其计数产生时脉冲旌旗灯号,再用模24计数器对时脉冲计数,即可实现一天24小时的时光旌旗灯号,经由过程7段LED数码管显示出来则为根本数字钟,校时电路经由过程两个外部异步按键对“时”.“分”.“秒”显示数字进行校订换剂.

4.体系实现请求:

请求用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.体系验证及测试请求:

用Mars-EP1C3-EDA实验平台搭建模仿测试平台测试,测实验证数字钟实现设计目标.

基于FPGA的数字时钟设计

基于FPGA的数字时钟设计

基于FPGA的数字时钟设计

数字时钟是现代生活中必不可少的时间展示设备,广泛应用于各种场所,如家庭、办公室、学校等。随着科技的不断发展,数字时钟的功能也得到不断升级,为人们日常生活提供了更多的便利和体验。本文将介绍基于FPGA的数字时钟设计方案。

FPGA(Field Programmable Gate Array)是可编程门阵列的缩写,是一种现场可编程逻辑器件。FPGA具有可编程性强、功能强大、极低的延迟等特点,被广泛应用于数字系统设计中。本文中使用FPGA来实现数字时钟设计方案。

数字时钟的核心是计时电路,计时电路可以通过FPGA实现,使用FPGA来实现数字时钟的主要优点是可编程性强,能够满足不同需求的设计。

一、数字时钟的设计思路

1、时钟信号的产生

数字时钟的起点是时钟信号的产生,时钟信号的产生一般需要使用晶振。晶振可以在一定频率范围内提供稳定的时钟信号。FPGA可以通过将晶振与逻辑电路相连接,从而得到稳定的时钟信号。

2、计时电路的设计

在数字时钟中,需要实现时、分、秒的计时功能。这可以采用三个计时器来实现。计时器可以使用FPGA内置的计数器实现,也可以通过逻辑电路实现。计时器根据时钟信号的变化而变化,通过累计时钟信号的脉冲数计算出时、分、秒。

3、数码管的控制

数字时钟的时间要通过数码管进行显示,数码管需要接受来自FPGA的控制信号才能正常显示数字。通常采用多路复用器的方式来控制数码管的显示。这里可以使用FPGA内置的多路复用器实现,FPGA输出控制信号,控制多路复用器选择哪个数码管进行显示。

电子钟课程设计实验报告

电子钟课程设计实验报告

电子钟课程设计实验报告

实验报告:电子钟课程设计

一、实验目的:

1. 掌握电子时钟的硬件设计和软件编程方法。

2. 熟悉数字电路的设计和实现。

3. 提高电路设计和实验能力。

二、实验设备和材料:

1. FPGA 开发板。

2. 七段数码管。

3. 按钮开关。

4. 时钟电路。

三、实验原理:

本电子钟的基本原理是通过 FPGA 芯片实时计数,并将计数结果转化为时间的显示。时钟电路提供一个恒定的时钟信号,FPGA 芯片在每个时钟脉冲到来时进行计数,并将计数结果转化为显示在七段数码管上。按钮开关用于设置时间。

四、实验步骤:

1. 确定时钟信号的频率,并设计时钟电路,将时钟信号连接到FPGA 开发板上的时钟输入引脚。

2. 将七段数码管分别连接到 FPGA 开发板上的输出引脚。

3. 设计计数模块,包括计数器和时钟信号的同步控制。

4. 设计显示模块,将计数结果转化为七段数码管的控制信号。

5. 设计按钮开关控制模块,用于设置时间和调整闹钟参数等功能。

6. 将上述模块整合在一起,并进行综合和实现。

7. 进行电路调试和测试,检查电子钟的功能是否正常。

五、实验结果:

经过调试和测试,实验电子钟正常工作,能够实时显示当前时间,并且可以通过按钮开关进行时间设置和闹钟调整。

六、实验总结:

通过本次实验,我掌握了电子时钟的硬件设计和软件编程方法,提高了数字电路设计和实验能力。通过学习和实践,我深刻理解了数字电路和时序控制的基本原理,并能够将其应用到实际项目中。我还发现,在设计和实现电子钟的过程中,需要注意时序控制的正确性,以确保信号的稳定和正确传递。

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f p

g a数字钟课程设计报告 Prepared on 24 November 2020

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

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

设计任务

设计要求

3 VHDL程序设计

方案论证

系统结构框图

设计思路与方法

状态控制模块

时分秒模块

年月日模块

显示模块

扬声器与闹钟模块

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

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。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

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。

系统结构框图

设计思路与方法

状态控制模块

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