基于verilog的数字秒表的设计实现1

基于FPGA数字秒表的设计实现

一、测试要求

1 有源晶振频率：48MHZ

2 测试计时范围：00’00”00 ~ 59’59”99，显示的最长时间为59分59 秒

3 数字秒表的计时精度是10ms

4 显示工作方式：

a、用八位BCD七段数码管显示读数

b、采用记忆显示方法

c、用两个按钮开关（一个按钮使秒表复位，另一个按钮

控制秒表的启动/暂停）

二、设计要求

1 设计出符合设计要求的解决方案

2设计出单元电路

3 利用软件对各单元电路及整体电路进行仿真

4 在开发板上实现设计

5 撰写设计报告

三、秒表功能键

1、power：秒表电源键

2、Reset：秒表复位清零键

3、run/stop：秒表启动/停止键

四、实验原理

1 实验设计原理

（1）、秒表的逻辑结构较简单，它主要由十进制计数器、六进制计数器、分频器、数据选择器、和显示译码器等组成。在整个秒表中最关键的是如何获得一个精确的100HZ计时脉冲，除此之外，整个秒表还需有一个启动信号和一个清零信号，以便秒表能随意停止、启动以及清零复位。

（2）、秒表有共有8个输出显示，其中6个显示输出数据，分别为百分之一秒、十分之一秒、秒、十秒、分、十分，所以共有6个计数器与之相对应；另外两个为间隔符，显示‘-’。8个计数器的输出全都为BCD码输出，这样便与同显示译码器连接。

（3）、可定义一个24位二进制的寄存器hour用于存放8个计数器的输出，寄存器从高位到低位每连续4位为一组，分别存放百分之一秒、十分之一秒、间隔符、秒、十秒、间隔符、分、十分。由频率信号输出端输出频率为100HZ的时钟信号，输入到百分之一秒模块的时钟端clk，百分之一秒模块为100进制的计数器，当计数到“1001”时，百分之一秒模块清零，同时十分之一秒模块加1；十分之一秒模块也为100进制的计数器，当计数到“1001”时，十分之一秒模块清零，同时秒模块加1；以此类推。直到分模块计数到59进59。

（4）、为了消除按键消抖问题，定义寄存器key-inner来存储按键key的输入信号，key-flag作为启动/暂停的转换标志，key-inner[0]出现一个下降沿时，key-flag 取反一次，当key-flag为0时计数器启动，1时计数器暂停，当key-flag为1同时key-inner[1]为9时，计数器清零。

（5）、定义18位寄存器count用于存放分频和扫描用的计数值。48MHZ的时钟信号480000分频，得到100HZ的时钟信号，而计数器已48MHZ的时钟信号218分频扫描8个七段译码器。

2 实验设计方案

利用一块芯片完成除时钟源，按键和显示器之外的所有数字电路功能。所有数字逻辑功能都在CPLD器件上用Verilog语言实现。这样设计具有体积小，设计周期短，调试方便，故障率地和修改升级容易等特点，本设计采用依次进行消抖、分频、数码管动态扫描、显示（译码）和计数流水线的设计方法。

3 实验原理框图

秒表原理框图

扫描显示

分频48Mhz

Reg[1:0]]

计数100hz

五、软件设计与波形仿真

1、秒表计数单位与对应输出信号

hour[3:0] 百分之一秒

hour[7:4] 十分之一秒

hour[11:8] 秒

Hour15:12] 十秒

Hour[19:16] 分

hour[23:20] 十分2、计数器总程序：

`timescale 1ns / 1ps

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// Company:

// Engineer:

//

// Create Date: 20:10:58 04/19/2012

// Design Name:

// Module Name: mbiao1

// Project Name:

// Target Devices:

// Tool versions:

// Description:

//

// Dependencies:

//

// Revision:

// Revision 0.01 - File Created

// Additional Comments:

//

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

module mbiao1(clk_48M,dig,seg,ena,key);

input[1:0] key;

input clk_48M; //输入频率为48MHZ的时钟

output[2:0] dig; //数码管位选

output[7:0] seg; //数码管段选

output ena; //3-8译码器使能

reg[2:0] dig,count3b;

reg[7:0] seg;

reg[3:0] disp_dat; //定义显示数据寄存器

reg[18:0]count; //定义计数寄存器

reg[23:0]hour; //定义现在时刻寄存器

reg clk100; //48MHZ的时钟信号480000分频，得到100HZ的时钟信号reg key_flag; //启动/暂停的切换标志

reg [1:0]key_inner;

assign ena=0;

//按键输入缓存

always @(posedge count[16])

begin

key_inner<= key;

end

always @(negedge key_inner[0])

begin

key_flag=~key_flag;

end

//0.01秒信号产生部分，产生100HZ的时钟信号

always @ (posedge clk_48M)

begin