CPLD数字时钟.docx
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CPLD数字时钟
CPLD大作业（2007.6.28）
题目：
设计数字钟，要求数字钟的秒针部分由50进制计数器组成，分针部亦由50进制计数器组成，时钟部分为24进制组成。
根据题意可有两种设计方案，一种是由一个模块实现的数字钟，另一种是由三个模块实现的数字钟。
1．一个模块实现的数字钟设计方案
1）程序
LIBRARYieee;
USEieee.std_logic_1164.all;
ENTITYclk11IS
PORT（
CLRN,LDN,EN,CLK:
INSTD_LOGIC;
Sa,Ma,Ha:
ININTEGERRANGE0TO9;
Sb,Mb:
ININTEGERRANGE0TO4;
Hb:
ININTEGERRANGE0TO2;
QSa,QMa,QHa:
OUTINTEGERRANGE0TO9;
QSb,QMb:
OUTINTEGERRANGE0TO4;
QHb:
OUTINTEGERRANGE0TO2
）;
ENDclk11;
ARCHITECTUREaOFclk11IS
BEGIN
PROCESS（CLK）
VARIABLEtmpsa,tmpma,tmpha:
INTEGERRANGE0TO9;
VARIABLEtmpsb,tmpmb:
INTEGERRANGE0TO4;
VARIABLEtmphb:
INTEGERRANGE0TO2;
BEGIN
IFCLRN='0'THEN
tmpsb:
=0;tmpsa:
=0;
tmpmb:
=0;tmpma:
=0;
tmphb:
=0;tmpha:
=0;
ELSE
IF（CLK'eventANDCLK='1'）THEN
IFLDN='0'THEN
tmpsa:
=Sa;tmpsb:
=Sb;tmpma:
=Ma;tmpmb:
=Mb;
tmpha:
=Ha;tmphb:
=Hb;
ELSIFEN='1'THEN
IF（tmpsb=4ANDtmpsa=9ANDtmpmb=4ANDtmpma=9）THEN
IF（tmphb=2ANDtmpha=3）THEN
tmpha:
=0;tmphb:
=0;
ELSIFtmpha=9THEN
tmpha:
=0;tmphb:
=tmphb+1;
ELSEtmpha:
=tmpha+1;
ENDIF;
ENDIF;
IF（tmpsb=4ANDtmpsa=9）THEN
IFtmpma=9THEN
tmpma:
=0;
IFtmpmb=4THENtmpmb:
=0;
ELSEtmpmb:
=tmpmb+1;
ENDIF;
ELSEtmpma:
=tmpma+1;
ENDIF;
ENDIF;
IFtmpsa=9THEN
tmpsa:
=0;
IFtmpsb=4THENtmpsb:
=0;
ELSEtmpsb:
=tmpsb+1;
ENDIF;
ELSEtmpsa:
=tmpsa+1;
ENDIF;
ENDIF;
ENDIF;
ENDIF;
QSa<=tmpsa;QSb<=tmpsb;
QMa<=tmpma;QMb<=tmpmb;
Qha<=tmpha;Qhb<=tmphb;
ENDPROCESS;
ENDa;
2）电路图
3）波形图
4）分析
从波形图可见当秒针计数器满50秒，有进位；当分针计数器满50分钟，有进位；当小时计数器满24小时，计数器清零，可见，达到了设计要求。
2．由三个模块实现的数字钟设计方案
1）程序
程序1（24小时计数器）：
LIBRARYieee;
USEieee.std_logic_1164.all;
ENTITYcout24_vIS
PORT（
CLRN,LDN,EN,CLK:
INSTD_LOGIC;
Da:
ININTEGERRANGE0TO9;
Db:
ININTEGERRANGE0TO9;
Qa:
OUTINTEGERRANGE0TO9;
Qb:
OUTINTEGERRANGE0TO2
）;
ENDcout24_v;
ARCHITECTUREaOFcout24_vIS
BEGIN
PROCESS（Clk）
VARIABLEtmpa:
INTEGERRANGE0TO9;
VARIABLEtmpb:
INTEGERRANGE0TO9;
BEGIN
IFCLRN='0'THENtmpb:
=0;tmpa:
=0;
ELSE
IF（CLK'eventANDCLK='1'）THEN
IFLDN='0'THEN
tmpa:
=Da;tmpb:
=Db;
ELSIFEN='1'THEN
IFtmpa=9THEN
tmpa:
=0;tmpb:
=tmpb+1;
ELSIF（tmpb=2ANDtmpa=3）THEN
tmpb:
=0;tmpa:
=0;
ELSEtmpa:
=tmpa+1;
ENDIF;
ENDIF;
ENDIF;
ENDIF;
Qa<=tmpa;Qb<=tmpb;
ENDPROCESS;
ENDa;
程序2（50进制计数器）：
LIBRARYieee;
USEieee.std_logic_1164.all;
USEieee.std_logic_unsigned.all;
ENTITYcout50_v11IS
PORT（
CLRN,LDN,EN,CLK:
INSTD_LOGIC;
Da:
INSTD_LOGIC_VECTOR（3downto0）;
Db:
INSTD_LOGIC_VECTOR（2downto0）;
Qa:
OUTSTD_LOGIC_VECTOR（3downto0）;
Qb:
OUTSTD_LOGIC_VECTOR（2downto0）;
RCO:
OUTSTD_LOGIC
）;
ENDcout50_v11;
ARCHITECTUREaOFcout50_v11IS
BEGIN
PROCESS（Clk）
VARIABLEtmpa:
STD_LOGIC_VECTOR（3downto0）;
VARIABLEtmpb:
STD_LOGIC_VECTOR（2downto0）;
BEGIN
IFCLRN='0'THENtmpb:
="000";tmpa:
="0000";
ELSEIF（Clk'eventANDClk='1'）THEN
IFLDN='0'THENtmpa:
=Da;tmpb:
=Db;
ELSIFEN='1'THEN
IFtmpa="1001"THEN
tmpa:
="0000";
IFtmpb="100"THENtmpb:
="000";
ELSEtmpb:
=tmpb+1;
ENDIF;
ELSEtmpa:
=tmpa+1;
ENDIF;
ENDIF;
ENDIF;
ENDIF;
Qa<=tmpa;Qb<=tmpb;
RCO<=tmpb
（2）ANDtmpa（0）ANDtmpa（3）ANDEN;--十位为'100'，即4，个位为'1001'即9时，执行进位
ENDPROCESS;
ENDa;
2）电路图
3）波形图
4）分析
从波形图可见当秒针计数器满50秒，有进位，即ARCO进位变高电平；当分针计数器满50分钟，有进位，即BRCO进位变高电平；当小时计数器满24小时，计数器清零，可见，达到了设计要求。
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