EDA时钟设计

第一部分：设计说明

1设计任务

设计一款数字电子时钟，具体要求如下：

1：输入条件：50MHz时钟，2个输入按键；

2：功能实现：具有显示时、分、秒功能；采用LED数码管显示；具有闹钟与对时功能，对时精确到分，闹钟设置与对时采用按键作为输入信号。

3：采用altera公司的quartusII软件进行编程与仿真，设计语言可以选择VerilogHDL或VHDL。

2目的与意义

训练综合运用学过的数字电子技术、数字系统设计技术(HDL硬件设计)和计算机编程及电路相关基本知识，培养独立设计比较复杂数字系统设计能力。

通过综合设计，力争掌握使用EDA工具设计数字系统电路的基本方法，包括原理方案的确定、详细设计中的编程与仿真等一系列过程，为以后进行工程实践问题的研究打下设计基础。

时钟，自从它发明的那天起，就成为人类的朋友，但随着社会的进步，科技的的发展，人们对它的功能又提出了新的要求，怎样让时钟更好的为人民服务，怎样让我们的老朋友焕发青春呢？这就要求人们不断设计出新型时钟。

现代社会，守时已不仅关系到一个人的职业生涯，还成了衡量一个人道德的标准。时钟为人们提供了科学利用时间规律的依据，然而，普通的机械钟表与半机械钟表对于忙碌的生活显然早已不太适应，设计一款高精度数字时钟势在必行。本课题将通过对目前市场上的数字电子钟的研究，利用EDA技术设计一款高精度数字式电子钟，使人们可以得到精确时间显示,帮助人们合理安排时间，

方便人们的生活

第二部分原理方案设计

1总体方案

要实现一个数字时钟小系统，整个系统由主要模块电路模块和外部输入输出以及显示模块组成。首先分别实现单个模块的功能，然后再通过级联组合的方式实现对整个系统的设计。

其中，主要模块有六个。它包括脉冲信号产生模块、时间计数模块（计数模块又分为分计数模块、秒计数模块、时计数模块）、译码显示模块、复位模块、闹铃模块、调节模块。各个模块先用EDA技术中的VHDL语言编程仿真，再生成各个小模块的模拟元件，再元件例化，根据设计连接电路实现数字电子钟小系统。2各部分方案

1：通过分频，产生1HZ的时钟信号

2：分别设计秒计时，分计时，时计时，秒计时用上面的时钟信号1HZ产生，分计时也是60一清零，分计时的时钟用的是秒计时的进位信号，时计时

用的是24一清零，CLK是分的进位。

3：闹铃模块其实和整点报时差不多，程序是整点报时，改变程序里的数据就可以实现闹铃模式

4：显示模块用的是7段共阳数码管，用来显示数字。

具体的思想如下图1所示

图1 总的程序电路图

第三部分详细设计过程

1分频器模块

1：模块说明：输入一个频率为50MHz的CLK，利用计数器分出1KHz的q1KHz，500Hz的q500Hz，2Hz的q2Hz和1Hz的q1Hz。

2：源程序：

LIBRARY ieee;

USE ieee.std_logic_1164.all;

use ieee.std_logic_unsigned.all;

ENTITY fdiv IS

PORT (CLK: IN STD_LOGIC ; --输入时钟信号

q1KHz: BUFFER STD_LOGIC;

q500Hz: BUFFER STD_LOGIC;

q2Hz: BUFFER STD_LOGIC;

q1Hz: OUT STD_LOGIC);

END fdiv ;

ARCHITECTURE bhv OF fdiv IS

BEGIN

P1KHZ:PROCESS(CLK)

VARIABLE cout:INTEGER:=0;

BEGIN

IF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN

cout:=cout+1; --每来个时钟上升沿时cout开始

计数

IF cout<=25000 THEN q1KHz<='0'; --当cout<=25000时，q1KHz输出“0”

ELSIF cout<50000 THEN q1KHz<='1'; --当25000

END IF;

END PROCESS;

P500HZ:PROCESS(q1KHz) --q1KHz作为输入信号，分出q500Hz

VARIABLE cout:INTEGER:=0;

BEGIN

IF q1KHz'EVENT AND q1KHz='1' THEN

cout:=cout+1;

IF cout=1 THEN q500Hz<='0'; --二分频

ELSIF cout=2 THEN cout:=0;q500Hz<='1';

END IF;

END IF;

END PROCESS;

P2HZ:PROCESS(q500Hz)

VARIABLE cout:INTEGER:=0;

BEGIN

IF q500Hz'EVENT AND q500Hz='1' THEN

cout:=cout+1;

IF cout<=125 THEN q2Hz<='0';

ELSIF cout<250 THEN q2Hz<='1';

ELSE cout:=0;

END IF;

END IF;

END PROCESS;

P1HZ:PROCESS(q2Hz)

VARIABLE cout:INTEGER:=0;

BEGIN

IF q2Hz'EVENT AND q2Hz='1' THEN

cout:=cout+1;