基于VHDL语言的数字钟设计Word文档下载推荐.docx

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闹铃时间为5秒，可提前终止闹铃。

7.可认为设置时间为倒计时模式

8.可切到屏保模式，六个数码管显示为“supper”字样。

三．设计思路和总体设计框图

1.设计思路

程序设计主要分为四个模块，第一部分，做分频器，分出一秒的时钟用来计数，再分出一个中频时钟用来扫描显示数码管，我选择的频率是50kHZ；

第二部分，做计数器，秒随时钟沿计数进1，分钟随着秒计数60次进一，而小时，由于有12/24小时制的切换，时的计数有两个信号来进行，一个信号hour1是分60进一在0到23循环计数，另一个信号hour2是分60进一在0到11循环计数；

第三部分，做扫描显示六个七段数码管，通过选通信号6矢量cat来依次使六个数码管亮，数码管每两位对应相应的时分秒；

第四部分，其他输入输出单元，比如数字钟的时间修正，闹铃等，这些都是基于前三个部分，做起来难度不大。

设计的关键是做好计数器和数码管显示，这是本实验最核心的部分。

2.总体设计框图

四．使用的硬件清单

maxII可编程器件EPM1270T144C5，6个共阴极7段数码管，一个频率为50MHZ的时钟，一个发光二极管，两个按键，4个拨码开关，一个蜂鸣器。

五．程序的状态转移图和逻辑流程图

状态转移图

fix

namename

fix

ch

clarm

逻辑流程图

是

否

是是

六．完整的源程序

6数码管显示时钟，带调时功能，能设置闹钟，闹钟响可人为停止，整点报时，12/24小时制手动切换，可人为设置时间为倒计时，并修正了一个11:

59（或23:

59）跳变到00:

00:

00的bug（即11:

59跳变到00:

00时会先跳到11:

00再跳到00:

00的错误），不足是防抖动设计缺少经验。

--madebysupper

libraryieee;

useieee.std_logic_1164.all;

useieee.std_logic_unsigned.all;

entitymemclockis

port（

clk:

instd_logic;

mfix,hfix:

change:

last:

ld0:

outstd_logic;

name:

alarm:

cat:

outstd_logic_vector（5downto0）;

spk:

light:

outstd_logic_vector（6downto0））;

endmemclock;

architecturebehaveofmemclockis

signaltemp:

integerrange0to15;

signalj:

integerrange0to5;

signalclk1,clk2:

std_logic;

signalminute:

integerrange0to59;

signalsecond:

signalhour,hour1:

integerrange0to23;

signalhour2:

integerrange0to11;

signalh0,h1,m0,m1,s0,s1:

signaltmp2:

integerrange0to999;

signalho:

signalmin:

begin

p0:

process（clk）

if（clk'

eventandclk='

1'

）then

tmp1<

=0;

else

=tmp1+1;

endif;

if（tmp2=999）then

tmp2<

=tmp2+1;

endprocess;

p5:

process（tmp1）

clk1<

='

;

0'

iftmp2=999then

clk2<

p1:

process（clk1）

if（clk1'

eventandclk1='

if（last='

）then--backtothetime......

if（second=0）then

second<

=59;

if（minute=0）then

minute<

hour1<

=hour1-1;

if（hour1=0）then

=23;

hour2<

=hour2-1;

if（hour2=0）then

=11;

=minute-1;

=second-1;

if（second=59）then--normaltimerules

if（minute=59）then

=hour1+1;

if（hour1=23）then

=hour2+1;

if（hour2=11）then

=minute+1;

=second+1;

if（change='

）then--12/24stylechange

if（hour2=23andminute=59andsecond=59）then

hour<

=hour2;

if（hour1>

11）then

ld0<

Else

If（hour1=23andminute=59andsecond）then

=hour1;

if（alarm='

）then--alarmclock

if（mfix='

）then--minutechange

if（hfix='

）then--hourchange

）then--alarmminchange

if（min=59）then

min<

=min+1;

）then--alarmhochange

if（ho=23）then

ho<

=ho+1;

if（minute=0andsecond<

3）then--righttimering

spk<

elsif（minute=minandhour=hoandsecond<

5）then--alarmclock

elsif（alarm='

p2:

process（clk2）--encoder

if（clk2'

eventandclk2='

if（j=5）then

j<

=j+1;

andname='

）then--showalarmtime

h0<

=（hour-h1）/10;

H1<

=hourrem10;

M0<

=（minute-m1）/10;

M1<

=minuterem10;

S0<

=（second-s1）/10;

S1<

=secondrem10;

=（ho-h1）/10;

=horem10;

=（min-m1）/10;

=minrem10;

elsif（name<

=10;

h1<

m0<

=12;

m1<

=13;

s0<

=14;

s1<

=15;

casejis

when1=>

cat<

="

011111"

temp<

=h1;

when2=>

101111"

=m0;

when3=>

110111"

=m1;

when4=>

111011"

=s0;

when5=>

111101"

=s1;

when0=>

111110"

=h0;

endcase;

Casetempis

When0=>

light<

1111110"

--'

When1=>

0110000"

When2=>

1101101"

2

When3=>

1111001"

3'

When4=>

0110011"

4'

When5=>

1011011"

5'

When6=>

1011111"

6'

When7=>

1110000"

7'

When8=>

1111111"

8'

When9=>

1110011"

9'

when10=>

when11=>

0111110"

when12=>

1100111"

when13=>

when14=>

1001111"

when15=>

1110111"

whenothers=>

0000000"

Endcase;

endbehave;

--madebyliaoning

七．时序仿真波形图

仿真的部分，之前已经说过，计数器和数码管显示是本实验核心的部分，所以将这两部分做下仿真，仿真得到预期的效果，再加入分频器下载到实验板上进行调试，之后再加入其他输入输出的功能。

计数器仿真：

观察时分秒的进制是否正确。

数码管仿真：

观察数码管的显示是否正确。

八．故障和故障分析

故障1：

验收时出现的bug，在11:

59跳到00:

00时会先显示11:

:

00再显示00:

00。

解决办法：

由于时的跳变比分秒慢一个时钟沿，导致这样的错误。

用补丁的办法解决，即我承认计数的标准算法在这个时刻是有漏洞的，那么我在算法外附加一个条件使它能弥补这一漏洞。

在计数结束后，加一个判断条件，假如在时钟沿来临时计数值是11,59,59，那么直接将计数值都归零，这样就可以很好的解决这个bug。

故障2：

数码管显示闪烁太快，看不清显示的数值。

这是分频的问题，闪烁太快说明频率太高，应增大分频系数。

故障3：

数码管显示秒是每次跳两秒，而不是跳1秒。

计数算法没有问题，数码管显示模块有时钟沿的冲突导致，可通过修改数码管扫描的分频来解决，需要仔细的调试。

九．实验心得与总结

在这次数字系统综合实验中，我设计并实现了数字钟这一课题，在基本功能的基础上增添了一些有意思的附加功能，在出现bug后也迅速的找到了解决的办法，从这方面上说，这次实验我还是做的不错的。

同时，反思这次实验中出现的问题，还是暴露了自己各方面的问题：

1.仿真做的不是太好，对仿真的理解不深，说明自己在仿真上的经验还是不够。

2.编程语言的理解不深，在编程过程中多次因为琐碎的语法问题耽误了很多宝贵的实验时间。

3.没有充分面向硬件进行设计，占用资源过多。

4.按键的防抖设计没有做充分的评估，导致验收时的操作并不尽如人意。

以上的问题，都是我宝贵的收获，是我必须深刻总结并且在以后的学习实验中厄待解决的，只有这样，我才能有不断的进步。

十．致谢

在这次数字系统综合实验中，实验老师张咏梅老师给予了我无私而切实有效的帮助，其严谨的态度、严格的要求以及强烈的专业素养都对我有十分深刻的影响，在此，对张咏梅老师表示衷心的感谢。

同时，也希望张咏梅老师在教学方式上有更温和的理解，毕竟不是每个学生都能体会到老师您的严格要求和热切期望，谨期盼老师您能够理解。

另外，各位同学在本次实验中给予我的帮助，特别是一些萍水相逢的同学，他们的无私和热忱让我十分感激，在此，对他们一并表示由衷的感谢。

十一．参考文献

《现代数字电路与逻辑设计实验教程》袁东明史晓东陈凌霄编着

北京邮电大学出版社