vhdl课程设计电子钟闹铃.docx
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vhdl课程设计电子钟闹铃
数字钟的设计
一、系统功能概述
（一）、系统实现的功能：
1、具有“时”、“分”、“秒”的十进制数字显示（小时从00~23）。
2、具有手动校时、校分、校秒的功能。
3、有定时和闹钟功能，能够在设定的时间发出闹铃声。
4、能进行整点报时。
从59分50秒起，每隔2秒发一次低音“嘟”的信号，连续5次，最后一次为高音“嘀”的信号。
（二）、各项设计指标：
1显示部分采用的6个LED显示器，从高位至低位分别显示时、分、秒。
2、有一个设置调闹钟定时时间、正常时间的按钮，选择调的对象。
3、有三个按钮分别调时、分、秒的时间。
4、有一个按钮用作开启/关闭闹铃。
5、另外需要两个时钟信号来给系统提供脉冲信号，使时钟和闹钟正常工作，分
别为1Hz、1kHz的脉冲。
二、系统组成以及系统各部分的设计
1、系统结构描述//要求：
系统（或顶层文件）结构描述，各个模块（或子程序）的功能描述；
（一）系统的顶层文件：
1、顶层文件图：
（见下页）
2、各模块的解释：
1）、7个输入量clk_1khz、clk_1hz、key_slt、key_alarm、sec_set、min_set、
hour_set：
其中clk_1khz为闹铃模块提供时钟，处理后能产生“嘟”、“嘀”和变化的闹铃声音；clk_1hz为计时模块提供时钟信号，每秒计数一次；key_slt选择设置对象：
定时或正常时间；key_alarm能够开启和关闭闹铃；sec_set、min_set、hour_set用于设置时间或定时，与key_slt相关联。
各按键输出为脉冲信号。
（2）、CNT60_A_SE模块：
这个模块式将clk_1hz这个时钟信号进行60进制计数，并产生一个分钟的
触发信号。
该模块能将当前计数值实时按BCD码的格式输出。
将该输出接到两位LED数码后能时时显示秒的状态。
通过alarm_clk可以选择设置对象为时间还是定时值。
在设置时间模式上，key上的一个输入脉冲可以将clk的输入信号加一。
在设置定时模式上，key上的脉冲只修改定时值，不影响时间脉冲clk的状态。
同时该模块具有两个输出口out_do、out_di来触发整点报时的“嘟”、“嘀”
声音。
（3）、CNT60_A_MlN模块:
这个模块式将CNT60_A_SE的输出信号进行60进制计数，并产生一个时位的触发信号。
该模块能将当前计数值实时按BCD码的格式输出。
将该输出接到两位LED数码后能时时显示分的状态。
通过alarm_clk可以选择设置对象为时间还是定时值。
在设置时间模式上，key上的一个输入脉冲可以将clk的输入信号加一。
在设置定时模式上，key上的脉冲只修改定时值，不影响时间脉冲clk的状态。
同时该模块具有三个输出口out_do、out_di、out_alarm来触发整点报时的“嘟”、“嘀”、闹铃声音。
（4）、CNT24_A_H01模块：
这个模块式将CNT60_A_MlN勺输出信号做24进制计数。
该模块能将当前计数值实时按BCD码的格式输出。
将该输出接到两位LED数码后能时时显示时的状态。
通过alarm_clk可以选择设置对象为时间还是定时值。
在设置时间模式上，key上的一个输入脉冲可以将clk的输入信号加一。
在设置定时模式上，key上的脉冲只修改定时值，不影响时间脉冲clk的状态。
同时该模块具有一个输出口out_alarm来触发整点报时的闹铃声音。
（5）、PWM_01模块：
该模块为PWM产生模块，通过EN可幵启和关闭PWM输出。
模块根据CLK信号二分频产生的高低音，并组合，能输出三种声音状态——“嘟”、“嘀”、闹铃。
而该三种声音要被秒、分、时的输出触发才能输出PWM。
（二）系统各个模块的VHDLS序：
（1）、CNT60_A_SE模块：
程序源代码如下：
libraryieee;
useieee.std_logic_1164.all;
useieee.std_logic_unsigned.all;
entitycnt60_a_secis
port（
使能端
模式、时间调节模式
co:
outstd_logic;--
进位输出，触发分计数模块
out_do:
outstd_logic;--
在整点报时中输出“嘟”触发信号
out_di:
outstd_logic--
在整点报时中输出“嘀”触发信号
）;
end;
architectureaofcnt60_a_secis
signalqout2_l:
std_logic_vector（3downto0）;
signalqout2_h:
std_logic_vector（3downto0）;
signalalarm_l:
std_logic_vector（3downto0）;
signalalarm_h:
std_logic_vector（3downto0）;
signalclk1,clk2,tclk,aclk,ac_slt:
std_logic;
begin
process（alarm_clk）--当该端口输入一个脉冲时，修改设置模式：
时间调整或闹铃模式切换begin
ifalarm_clk'eventandalarm_clk='1'then
ac_slt<='1';
else
ac_slt<='0';
endif;
endif;
endprocess;
begin
时间调整模式
ifac_slt='0'then--
则tclk<=0，通过挖洞方式添加
aclk<='0';
ifclk='1'andkey='1'then--clk=1
一个脉冲
tclk<='0';
elsifclk='0'andkey='1'then--clk=0,则tclk<=1,产生一个高电平，
添加一脉冲
tclk<='1';
else
tclk<=clk;
endif;
elsifac_slt='1'then--闹铃调整模式
tclk<=clk;
aclk<=key;--key上的脉冲直接修改闹铃定时值
endif;
endprocess;
process（tclk,clr,enb）--60进制计数，个位、十位放在两个临时变量中，表
示秒的状态
begin
ifclr='1'then--clearingworksatthestateofhighvoltage
qout2_l<="0000";
qout2_h<="0000";
elsiftclk'eventandtclk='1'then
ifenb='1'then--enableworksathighvoltage
ifqout2_l="1001"andqout2_h="0101"then
qout2_l<="0000";--afullmodeiscompletedandacarryoutisgenerated
qout2_h<="0000";
elsifqout2_l="1001"then
qout2_l<="0000";
qout2_h<=qout2_h+1;
else
qout2_l<=qout2_l+1;--inprocessofcounting
endif;
endif;
endif;
endprocess;
process（aclk,clr,enb）--修改闹铃的定时值begin
ifclr='1'then--clearingworksatthestateofhighvoltage
alarm_l<="0000";
alarm_h<="0000";
elsifaclk'eventandaclk='1'then
ifenb='1'then--enableworksathighvoltage
ifalarm_l="1001"andalarm_h="0101"then
alarm_l<="0000";--afullmodeiscompletedandacarryoutisgenerated
alarm_h<="0000";
elsifalarm_l="0101"then
alarm_l<="0000";
alarm_h<=alarm_h+1;
else
alarm_l<=alarm_l+1;--inprocessofcounting
endif;
endif;
endif;
endprocess;
产生进位,显示时
process（qout2_l,qout2_h,alarm_l,alarm_h,alarm_clk）--
间或闹铃定时值
begin
ifqout2_l="0000"andqout2_h="0000"then
co<='1';
else
co<='0';
endif;
ifac_slt='0'then--显示时间
qout_sl<=qout2_l;
qout_sh<=qout2_h;
else--显示定时值
qout_sh<=alarm_h;
qout_sl<=alarm_l;
endif;
endprocess;
process（qout2_l,qout2_h）--根据秒的状态输出“嘟”、“嘀”触发信号
begin
ifqout2_h="0101"then
ifqout2_l="0000"then
out_do<='1';
elsifqout2_l="0010"then
out_do<='1';
elsifqout2_l="0100"then
out_do<='1';
elsifqout2_l="0110"then
out_do<='1';
elsifqout2_l="1000"then
out_do<='1';
else
out_do<='0';
elsifqout2_h="0000"thenifqout2_l="0000"thenout_di<='1';out_do<='0';
else
out_di<='0';
endif;
else
out_do<='0';
out_di<='0';
endif;
endprocess;
end;
（2）、CNT60_A_MlN模块:
libraryieee;
useieee.std_logic_1164.all;
useieee.std_logic_unsigned.all;
entitycnt60_a_minis
port（
clk,clr,enb:
instd_logic;--clk：
时钟输入信号，clr：
清零端，enb：
使能端
key:
instd_logic;--
输入按键脉冲，调整闹铃定时或时间
alarm_clk:
instd_logic;--1:
alarm0:
clk--设置模式选择：
闹铃调节
模式、时间调节模式
qout_ml:
outstd_logic_vector（3downto0）;--显示输出分的低位
qout_mh:
outstd_logic_vector（3downto0）;--显示输出分的高位
co:
outstd_logic;--
进位输出，触发时计数模块
out_alarm:
outstd_logic;--
闹铃触发信号，时间到后输出高电平触发闹
铃
out_do,out_di:
outstd_logic--在整点报时中输出“嘟”“嘀”触发信号
）;
end;
architectureaofcnt60_a_minis
signalqout2_l:
std_logic_vector（3downto0）;
signalqout2_h:
std_logic_vector（3downto0）;
signalalarm_l:
std_logic_vector（3downto0）;
signalalarm_h:
std_logic_vector（3downto0）;
signalclk1,clk2,tclk,aclk,ac_slt:
std_logic;
begin
process（alarm_clk）--当该端口输入一个脉冲时，修改设置模式：
时间调整或闹铃模式切换
begin
ifalarm_clk'eventandalarm_clk='1'then
ifac_slt='0'then--如果为定时模式，将改为闹铃模式
ac_slt<='1';
else
ac_slt<='0';
endif;
endif;
endprocess;
process（key,clk,ac_slt）--根据设置模式，处理key上的脉冲信号
begin
ifac_slt='0'then--时间调整模式
aclk<='0';
ifclk='1'andkey='1'then--clk=1则tclk<=0，通过挖洞方式添加
一个脉冲
tclk<='0';
elsifclk='0'andkey='1'then--clk=0,则tclk<=1,产生一个高电平，
添加一脉冲
tclk<='1';
else
tclk<=clk;
endif;
tclk<=clk;
aclk<=key;--key上的脉冲直接修改闹铃定时值
endif;
endprocess;
process（tclk,clr,enb）--60进制计数，个位、十位放在两个临时变量中，表
示分的状态
begin
ifclr='1'then--clearingworksatthestateofhighvoltage
qout2_l<="0000";
qout2_h<="0000";
elsiftclk'eventandtclk='1'then
ifenb='1'then--enableworksathighvoltage
ifqout2_l="1001"andqout2_h="0101"then
qout2_l<="0000";--afullmodeiscompletedandacarryout
isgeneratedqout2_h<="0000";
elsifqout2_l="1001"then
qout2_l<="0000";
qout2_h<=qout2_h+1;
else
qout2_l<=qout2_l+1;--inprocessofcountingendif;
endif;
endif;
endprocess;
process（aclk,clr,enb）--修改闹铃的定时值
begin
ifclr='1'then--clearingworksatthestateofhighvoltagealarm_l<="0000";
alarm_h<="0000";
elsifaclk'eventandaclk='1'then
ifenb='1'then--enableworksathighvoltage
ifalarm_l="1001"andalarm_h="0101"then
alarm_l<="0000";--afullmodeiscompletedandacarryoutisgenerated
alarm_h<="0000";
elsifalarm_l="0101"then
alarm_l<="0000";
alarm_h<=alarm_h+1;
else
alarm_l<=alarm_l+1;--inprocessofcounting
endif;
endif;
endif;
endprocess;
产生进位,显示
process（qout2_l,qout2_h,alarm_l,alarm_h,alarm_clk）--时间或闹铃定时值ofhighvoltagebegin
ifqout2_l="0000"andqout2_h="0000"thenco<='1';
else
co<='0';
endif;
ifac_slt='0'then
qout_ml<=qout2_l;
qout_mh<=qout2_h;
else
qout_mh<=alarm_h;
qout_ml<=alarm_l;
endif;
endprocess;
-判断定时值与时间值相等，输
process（qout2_l,qout2_h,alarm_l,alarm_h）
出闹铃触发信号
begin
ifqout2_l=alarm_landqout2_h=alarm_hthen
out_alarm<='1';
else
out_alarm<='0';
endif;
endprocess;
process（qout2_l,qout2_h）--根据分的状态输出“嘟”、“嘀”触发信号begin
ifqout2_l="1001"andqout2_h="0101"then
out_do<='1';
else
out_do<='0';
endif;
ifqout2_l="0000"andqout2_h="0000"then
out_di<='1';
else
out_di<='0';
endif;
endprocess;
end;
（3）、CNT24_A_HOUR块:
libraryieee;
useieee.std_logic_1164.all;
useieee.std_logic_unsigned.all;
entitycnt24_a_houris
port（
使能端
设置模式选择:
闹铃调节模
alarm_clk:
instd_logic;--1:
alarm0:
clk--
式、时间调节模式
显示输出时的低位
qout_hl:
outstd_logic_vector（3downto0）;--
qout_hh:
outstd_logic_vector（3downto0）;--显示输出时的高位
co:
outstd_logic;--进位输出
out_alarm:
outstd_logi--闹铃触发信号输出
）;
end;
architectureaofcnt24_a_houris
signalqout2_l:
std_logic_vector（3downto0）;
signalqout2_h:
std_logic_vector（3downto0）;
signalalarm_l:
std_logic_vector（3downto0）;
signalalarm_h:
std_logic_vector（3downto0）;
signalclk1,clk2,tclk,aclk,ac_slt:
std_logic;
begin
process（alarm_clk）--当该端口输入一个脉冲时，修改设置模式：
时间调整或
闹铃模式切换begin
如果为定时模式，将改为闹铃模式
ifalarm_clk'eventandalarm_clk='1'then
ifac_slt='0'then--
ac_slt<='1';
else
ac_slt<='0';
endif;
endif;
endprocess;
begin
tclk<='0';
添加一脉冲
tclk<='1';
else
tclk<=clk;
endif;
elsifac_slt='1'then--闹铃调整模式
tclk<=clk;
aclk<=key;--key上的脉冲直接修改闹铃定时值
endif;
endprocess;
process（tclk,clr,enb）--24进制计数，个位、十位放在两个临时变量中，表
示时的状态
begin
ifclr='1'then--clearingworksatthestateofhighvoltage
qout2_l<="0000";
qout2_h<="0000";
elsiftclk'eventandtclk='1'then
ifenb='1'then--enableworksathighvoltage
ifqout2_l="1001"then
qout2_l<="0000";--afullmodeiscompletedandacarryoutisgenerated
qout2_h<=qout2_h+1;
elsifqout2_l="0011"andqout2_h="0010"then
qout2_l<="0000";
qout2_h<="0000";
else
qout2_l<=qout2_l+1;--inprocessofcounting
endif;
endif;
endif;
endprocess;
begin
ifclr='1'then--clearingworksatthestateofhighvoltagealarm_l<="0000";
alarm_h<="0000";
elsifaclk'eventandaclk='1'then
ifenb='1'then--enableworksathighvoltage
ifalarm_l="1001"thenalarm_l<="0000";--afullmodeiscompletedandacarryout
isgenerated
alarm_h<=qout2_h+1;
elsifalarm_l="0011"andalarm_h="0010"thenalarm_l<="0000";
alarm_h<="0000";
else
alarm_l<=alarm_l+1;--inprocessofcounting
endif;
endif;
endif;
endprocess;
显示
process（qout2_l,qout2_h,alarm_l,alarm_h,alarm_clk）--产生进位
时间或闹铃定时值ofhighvoltage
begin
ifqout2_l="0000"andqout2_h="0000
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