CPLD数字时钟设计

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一、课题简介：

此次CPLD设计是借助MAX+PLUSII软件完成十进制计数器的制作，其中需要编译、生成GDF文件、接引脚、传输数据等过程；并以十进制计数器为引导，完成基本时钟、闹钟、整点报时、跑表的制作，并最终完成整个数字钟的综合设计另外。在此基础上可添加更多额外功能的扩展。

二、课题要求：

时、分、秒六位数码管显示（标准时间23点59分

59秒）；

具有小时、分钟校准功能；

整点报时：55，56，57，58，59低音响，正点高音，间断振铃(嘟--嘟--嘟--嘟--嘟--嘀);

跑表:最大计时99分59秒999毫秒。独立的跑表功能，不影响数字钟正常工作;

定时花样闹钟：可在00:00到23:59之间由用户设定任一时间，到时报警；

插入一段音乐，在跑表工作时开始播放。

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三、数字钟设计的逻辑结构：

四：数字钟设计的基本步骤：

（1）具有调时、调分功能的基本时钟：

运用24进制及60进制计数器组装，并接入相应输入输出器件。通过频率为1Hz的脉冲作为输入端接到60进制的计数器，以进位标志carry作为下一级的频率脉冲，从而实现了一个可以表示实际时间的时钟。此处用或门将外部的手动脉冲信号送进驱动实现了调时功能。

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60进制计数器的程序：（24、1000进制等计数器原理类似）

library ieee;

use ieee.std_logic_1164.all;

use ieee.std_logic_unsigned.all;

entity mp62_cnt60_5 is

port(clk,clr,en: in std_logic;

carry : out std_logic;

ge,shi : out std_logic_vector( 3 downto 0));

end ;

architecture one of mp62_cnt60_5 is

signal g,s :std_logic_vector(3 downto 0);

begin

process(clk,clr,en,g,s )

begin

Cpld课程学习报告第4页if clr='1' then

g<="0000";s<="0000";

elsif clk'event and clk='1' then

if en='0' then

if g="1001"and s="0101" then

g<="0000";s<="0000";carry<='1';

elsif g="1001" then

g<="0000" ; s<=s+1;

else g<=g+1;carry<='0';

end if;

end if;

end if;

end process;

ge<=g;shi<=s;

end;

（2）定时部分：

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定时部分有两个方面的说明：

1、二选一模块：当S为0时，显示正常时间；当S为1时，显示定时时间。

2、定时：因此，用an1控制调节的数字钟的类别，当an1为高电平，显示

的定时的时间，通过定时(dingshi）和定分（dimgfen）按键输入所要定时的时间，当为低电平的时候显示正常的时钟时间。

Cpld课程学习报告第6页（3）整点报时：

整点报时功能具体实现方法为：整点前五秒（55~59秒）发出du的声音，正整点的时候发出di的声音。具体程序段为:

process(a,b,c,d)

begin

if a>"0100" and b="0101" and c="1001" and d="0101"then

du<='1';

elsif a="0000" and b="0000" and c="0000" and d="0000"then

Cpld课程学习报告第7页di<='1';

else du<='0';

di<='0';

end if;

end process;

end;

（4）闹钟+整点报时：

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（5）附加功能——跑表：

跑表功能本质体现各种计数器的灵活运用。分频处理:实验装置中没能提供1khz的脉冲，可将3Mhz通过3k分频得到了想要的频率信号。具体过程是在计数三千后送出一个进位信号，进位信号就是1Khz的频率。跑表显示的时间是99:59:999。因此要用1000进制计数器，60进制计数器，100进制计数器。

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（6）定时+整点报时+跑表：

有两个方面的说明：

1、二选一模块：当S为0时，显示正常时间；当S为1时，显示跑表计时。

Cpld课程学习报告第10页部分程序如下：

process(a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,k,l,m,s)

begin

if s='0' then

t<="0000";u<=a;v<=b;w<=c;x<=d;y<=e;z<=f;

else t<=g;u<=h;v<=i;w<=j;x<=k;y<=l;z<=m;

end if;

end process;

end;

2、选择：用按键an2控制调节的数字钟的类别，当an2为高电平，显示跑表计数的时间，当an2为低电平的时候显示正常的时钟当时间。

最终结果：