vhdl课程设计(电子钟+闹铃)

数字钟的设计

一、系统功能概述

（一）、系统实现的功能：

1、具有“时”、“分”、“秒”的十进制数字显示（小时从00 ~ 23）。

2、具有手动校时、校分、校秒的功能。

3、有定时和闹钟功能，能够在设定的时间发出闹铃声。

4、能进行整点报时。从59分50秒起，每隔2秒发一次低音“嘟”的信号，连续5次，

最后一次为高音“嘀”的信号。

（二）、各项设计指标：

1、显示部分采用的6个LED显示器，从高位至低位分别显示时、分、秒。

2、有一个设置调闹钟定时时间、正常时间的按钮，选择调的对象。

3、有三个按钮分别调时、分、秒的时间。

4、有一个按钮用作开启/关闭闹铃。

5、另外需要两个时钟信号来给系统提供脉冲信号，使时钟和闹钟正常工作，分别为1Hz、

1kHz的脉冲。

二、系统组成以及系统各部分的设计

1、系统结构描述//要求：系统（或顶层文件）结构描述，各个模块（或子程序）的功能描述；（一）系统的顶层文件：

1、顶层文件图：（见下页）

2、各模块的解释：

（1）、7个输入量clk_1khz、clk_1hz、key_slt、key_alarm、sec_set、min_set、hour_set：其中clk_1khz为闹铃模块提供时钟，处理后能产生“嘟”、“嘀”和变化的闹铃声音；clk_1hz为计时模块提供时钟信号，每秒计数一次；key_slt选择设置对象：定时或正常时间；key_alarm能够开启和关闭闹铃；sec_set、min_set、hour_set用于设置时间或定时，与key_slt相关联。各按键输出为脉冲信号。

（2）、CNT60_A_SEC模块：

这个模块式将clk_1hz这个时钟信号进行60进制计数，并产生一个分钟的触发信号。该模块能将当前计数值实时按BCD码的格式输出。将该输出接到两位LED数码后能时时显示秒的状态。通过alarm_clk可以选择设置对象为时间还是定时值。在设置时间模式上，key上的一个输入脉冲可以将clk的输入信号加一。在设置定时模式上，key 上的脉冲只修改定时值，不影响时间脉冲clk的状态。

同时该模块具有两个输出口out_do、out_di来触发整点报时的“嘟”、“嘀”声音。

（3）、CNT60_A_MIN模块：

这个模块式将CNT60_A_SEC的输出信号进行60进制计数，并产生一个时位的触发信号。该模块能将当前计数值实时按BCD码的格式输出。将该输出接到两位LED数码后能时时显示分的状态。通过alarm_clk可以选择设置对象为时间还是定时值。在设置时间模式上，key上的一个输入脉冲可以将clk的输入信号加一。在设置定时模式上，key上的脉冲只修改定时值，不影响时间脉冲clk的状态。

同时该模块具有三个输出口out_do、out_di、out_alarm来触发整点报时的“嘟”、“嘀”、闹铃声音。

（4）、CNT24_A_HOUR模块：

这个模块式将CNT60_A_MIN的输出信号做24进制计数。该模块能将当前计数值实时按BCD码的格式输出。将该输出接到两位LED数码后能时时显示时的状态。通过alarm_clk可以选择设置对象为时间还是定时值。在设置时间模式上，key上的一个输入脉冲可以将clk的输入信号加一。在设置定时模式上，key上的脉冲只修改定时值，不影响时间脉冲clk的状态。

同时该模块具有一个输出口out_alarm来触发整点报时的闹铃声音。

（5）、PWM_OUT模块：

该模块为PWM产生模块，通过EN可开启和关闭PWM输出。模块根据CLK信号二分频产生的高低音，并组合，能输出三种声音状态——“嘟”、“嘀”、闹铃。而该三种声音要被秒、分、时的输出触发才能输出PWM。

（二）系统各个模块的VHDL程序：

（1）、CNT60_A_SEC模块：

程序源代码如下：

library ieee;

use ieee.std_logic_1164.all;

use ieee.std_logic_unsigned.all;

entity cnt60_a_sec is

port(

clk,clr,enb: in std_logic;--clk：时钟输入信号，clr：清零端，enb：使能端

key: in std_logic; --输入按键脉冲，调整闹铃定时或时间

alarm_clk: in std_logic;--1:alarm 0:clk --设置模式选择：闹铃调节模式、时间调节模式qout_sl: out std_logic_vector(3 downto 0); --显示输出秒的低位

qout_sh: out std_logic_vector(3 downto 0);--显示输出秒的高位

co: out std_logic; --进位输出，触发分计数模块

out_do: out std_logic;--在整点报时中输出“嘟”触发信号

out_di: out std_logic --在整点报时中输出“嘀”触发信号

);

end;

architecture a of cnt60_a_sec is

signal qout2_l:std_logic_vector(3 downto 0);

signal qout2_h:std_logic_vector(3 downto 0);

signal alarm_l:std_logic_vector(3 downto 0);

signal alarm_h:std_logic_vector(3 downto 0);

signal clk1,clk2,tclk,aclk,ac_slt: std_logic;

begin

process(alarm_clk) --当该端口输入一个脉冲时，修改设置模式：时间调整或闹铃模式切换begin

if alarm_clk'event and alarm_clk='1' then

if ac_slt='0' then--如果为定时模式，将改为闹铃模式

ac_slt<='1';

else

ac_slt<='0';

end if;

end if;

end process;

process(key,clk,ac_slt)--根据设置模式，处理key上的脉冲信号

begin

if ac_slt='0' then --时间调整模式

aclk<='0';

if clk='1' and key='1' then --clk=1则tclk<=0，通过挖洞方式添加一个脉冲tclk<='0';

elsif clk='0' and key='1' then --clk=0,则tclk<=1,产生一个高电平，添加一脉冲tclk<='1';

else

tclk<=clk;

end if;

elsif ac_slt='1' then --闹铃调整模式

tclk<=clk;

aclk<=key; --key上的脉冲直接修改闹铃定时值

end if;