简易数字跑表设计.docx
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简易数字跑表设计
西安郵電大学
数字控制系统课程设计报告书
院（系）名称
：
自动化学院
学生姓名
：
专业名称
：
自动化
班级
：
自动1103
时间
：
2014年9月1日至2014年9月12日
乘法器设计
1、设计要求：
计时精度10ms,计时范围59.99秒。
（1）对单人计时，能实现暂停、显示及清零功能，在数码管上实时显示，设置启动/暂停、清零按键；
（2）对多个人同时计时，在数码管上实时显示，并能回显出六个时间。
可控制显示，设置清零、取时按键；
（3）采用状态机设计；
（4）百分秒在数码管上实时显示，秒利用多个数码管显示BCD值。
二、设计过程：
1.方案设计：
1）画状态图：
按键状态输出
复位：
00开始：
S0清零：
z=0;
启/停：
01计数：
S1不清零：
z=1;
存/回显：
10暂停：
S2
存/回显：
S3
2）写程序：
·在一个module模块里，有多个always块；
·有分频、计数、存储、输出等模块；
·测试模块的输入输出与源程序的输入输出相反；
2.系统仿真：
Verilog仿真所需仿真环境：
modelsim
3.管脚配置：
1.
4、软件设计：
源程序
modulepaobiao（clk,rst,pause,save,mg,md,bg,bd）;//秒高，秒低，百分秒高，百分秒低
inputclk,rst,pause,save;
outputreg[3:
0]mg,md,bg,bd;
reg[15:
0]zd,zz,zg;//中间变量
reg[17:
0]count1;
regclk1;//100ms
regpause_temp,save_temp;//取上升沿
reg[13:
0]count2,reg0,reg1,reg2,reg3,reg4,reg5;
reg[2:
0]count3;//
reg[1:
0]state,next_state;
regcn1;
parameterS0=2'b00,S1=2'b01,S2=2'b11;
//分频
always@（posedgeclkornegedgerst）
beginif（!
rst）count1<=0;
elseif（count1==200000）count1<=0;//200000
elsecount1<=count1+1;
end
always@（posedgeclk）
beginif（!
rst）clk1<=0;
elseif（count1==99999）clk1<=~clk1;//99999
elseclk1<=clk1;
end
//总计时
always@（negedgeclk1ornegedgerst）//clk1
beginif（!
rst）count2<=0;
elseif（state==S1）count2<=count2+1;
//elseif（state==S2）count2<=count2;
elsecount2<=count2;
end
//存储个数计数
always@（negedgerstornegedgesave）
beginif（!
rst）count3<=0;
elseif（next_state==S1）count3<=count3+1;
elseif（next_state==S2）count3<=count3-1;
elsecount3<=count3;
end
//毫秒低位显示结果
always@（negedgerstorposedgeclk）
beginif（!
rst）bd<=0;
elseif（state==S1）bd<=count2%10;
elseif（state==S2）begincase（count3）
3'b000:
bd<=reg0%10;
3'b001:
bd<=reg1%10;
3'b010:
bd<=reg2%10;
3'b011:
bd<=reg3%10;
3'b100:
bd<=reg4%10;
3'b101:
bd<=reg5%10;
default:
bd<=reg0%10;
endcase
end
elsebd<=bd;
end
//毫秒高位显示结果
always@（negedgerstorposedgeclk）
beginif（!
rst）bg<=0;
elseif（state==S1）bg<=（count2/10）%10;
elseif（state==S2）begincase（count3）
3'b000:
bg<=（reg0/10）%10;
3'b001:
bg<=（reg1/10）%10;
3'b010:
bg<=（reg2/10）%10;
3'b011:
bg<=（reg3/10）%10;
3'b100:
bg<=（reg4/10）%10;
3'b101:
bg<=（reg5/10）%10;
default:
bg<=（reg0/10）%10;
endcase
end
elsebg<=bg;
end
//秒位显示结果
always@（negedgerstorposedgeclk）
beginif（!
rst）md<=0;
elseif（state==S1）md<=（count2/100）%10;
elseif（state==S2）
begin
case（count3）
3'b000:
md<=（reg0/100）%10;
3'b001:
md<=（reg1/100）%10;
3'b010:
md<=（reg2/100）%10;
3'b011:
md<=（reg3/100）%10;
3'b100:
md<=（reg4/100）%10;
3'b101:
md<=（reg5/100）%10;
default:
md<=（reg0/100）%10;
endcase
end
elsemd<=md;
end
//十秒位显示结果
always@（negedgerstorposedgeclk）
beginif（!
rst）mg<=0;
elseif（state==S1）mg<=（count2/1000）%10;
elseif（state==S2）
begin
case（count3）
3'b000:
mg<=（reg0/100）%10;
3'b001:
mg<=（reg1/100）%10;
3'b010:
mg<=（reg2/100）%10;
3'b011:
mg<=（reg3/100）%10;
3'b100:
mg<=（reg4/100）%10;
3'b101:
mg<=（reg5/100）%10;
default:
mg<=（reg0/100）%10;
endcase
end
elsemg<=mg;
end
always@（negedgerstorposedgeclk）//定义当前状态
beginif（!
rst）state<=S0;//异步复位，S0为初始状态
elsestate<=next_state;
end
//状态转移
always@（stateorpauseorpause_temp）
begin
case（state）
S0:
beginif（pause==0&&pause_temp==1）next_state<=S1;
elsenext_state<=S0;
end
S1:
beginif（pause==0&&pause_temp==1）next_state<=S2;
elsenext_state<=S1;end
S2:
beginif（pause==0&&pause_temp==1）next_state<=S1;
elsenext_state<=S2;end
default:
next_state<=S0;
endcase
end
//存数
always@（negedgerstornegedgesave）
beginif（!
rst）begin
reg0<=0;reg1<=0;reg2<=0;reg3<=0;reg4<=0;reg5<=0;end
else
beginif（count3==0）reg0<=count2;
elseif（count3==1）reg1<=count2;
elseif（count3==2）reg2<=count2;
elseif（count3==3）reg3<=count2;
elseif（count3==4）reg4<=count2;
elseif（count3==5）reg5<=count2;
elsebeginreg0<=0;reg1<=0;reg2<=0;
reg3<=0;reg4<=0;reg5<=0;end
end
end
//取启停键上升沿
always@（posedgeclk）
beginif（!
rst）pause_temp<=0;
elsepause_temp<=pause;
end
//取保存翻看上升沿
always@（posedgeclk）
beginif（!
rst）save_temp<=0;
elsesave_temp<=save;
end
endmodule
2.测试程序
modulepaobiao_tp;
regclk,rst,pause,save;
wire[3:
0]mg,md,bg,bd;
parameterDELY=10;
paobiaou1（clk,rst,pause,save,mg,md,bg,bd）;
always#（DELY/2）clk=~clk;
initial
beginclk=0;pause=0;save=0;rst=0;
#DELYrst=1;save=0;pause=0;
#DELYpause=1;
#DELYpause=0;
#DELYsave=1;
end
endmodule
五、实验结果
1.仿真图像
2.硬件电路显示
六、个人完成工作及心得体会
我们组设计的是数字跑表，我负责画状态图和系统程序和仿真。
画状态图时由于对状态机理解不到位，画的状态图有点问题，后来经老师指导改正了；我负责写仿真测试程序，这需要对源程序的输入输出很清晰，对其暂停、启停、存储、回显的掌握；再就是系统仿真，先在modelsim上仿真，出来波形后再在开发板上仿真，刚开始程序分频、计数输出都有问题，后来逐项排除错误代码，仿真才出来。
课设过程中，我学到了很多关于Verilog的知识，比如写程序要注意的分频、计数、输入输出等问题，仿真时要注意时间长短的选择、进制间的转换等等，还有最后往开发板下载程序时注意的问题等。
认识比较深刻的是：
一个小组，只有相互帮助、团结努力，才能很好地完成任务。
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