基于FPGA的电子时钟的设计.docx

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基于FPGA的电子时钟的设计

1.设计要求：

1）.能够显示时、分、秒的六位数值，实行24小时制。

2）.具有方便的调时功能。

3）.具有跑表的功能，可以方便的进行计时。

4）.具有一定的稳定性。

2.总体设计框图

由分频电路产生1HZ、100HZ、1000HZ的脉冲信号，1HZ送入计数器进行计时。

100HZ作为跑表的基准信号，1000HZ用来动态扫描模式选择键。

由按键模块来选择是计时、跑表还是调时，然后由显示模块显示出来时间。

当程序执行出现错误时，由复位电路使FPGA重新执行。

3.硬件分块介绍

复位电路：

当FPGA执行程序出现错误时，由上电复位电路使其从程序的开始重新执行，确保程序运行的正常。

FPGA：

由分频程序就是分别产生1HZ、100HZ、1000HZ的脉冲信号，由于FPGA的晶振频率为50MHZ要进行2分频才会产生25MHZ。

进行计数当计数到24999999时，就是产生1HZ。

当计数到249999就会产生100HZ信号。

当计数到24999就会产生1000HZ的信号。

用1HZ的脉冲信号作为秒的基准信号，每来一次脉冲秒位加1，当满60时分位加1，同时秒位清0；当分位满59时，秒位满59时再过一秒时位加1，同时分、秒位清0。

按键模块：

主要是用来实现模式选择。

本时钟有三个模式，分别是正常计时、跑表、时间调整。

而时间调整只能调分、时，且只有加1的功能。

当调整到跑表功能时，用一个按键就可以实现开始、暂停、清0的所有功能。

显示模块：

显示分为正常显示和调时显示为8位数码管显示，信号分为段选和位选，位选为先选秒个位然后循环左移逐个选择8位数码管，段选为译码器根据输出信号选择点亮的数码段。

4软件分块介绍

主流程图

分频模块流程图由于时钟频率为50MHZ要产生1HZ、100HZ、1000HZ的脉冲信号。

而且时钟先要二分频。

这是产生1s信号。

这是产生10ms信号。

这是产生1ms信号。

符号图如下：

计时模块流程图由分频产生1s的信号。

来一个脉冲秒位加1，如果满60，分位加1，秒位清0；如果分为满60，小时加1，分位清0。

符号图如下：

模式选择模式模式0为计时模式，模式1为跑表模式，模式2为调时模式。

通过一个按键来实现模式转换。

按一下为计时模式，再按一下为跑表模式，第三下为调时模式。

再按一下，重新回到计时模式。

其符号图如下：

跑表模块流程图

符号图如下：

显示模块程序流程图：

显示分为正常显示和调时显示，当模式为调时时，又分四种状态00、01、10、11。

当为00或为10时，会使分位延时一段时间，效果为跳动；当为01、11时，会使时位跳动，可以对时进行调整。

调时时的显示符号图如下：

正常调试的模块图如下：

符号图如下：

5.总的原理图如下:

6.总体仿真图如下:

7.管脚分配表：

8.实际效果图：

9.测试模块

经过测试本电子时钟的基本功能正常。

测试步骤如下：

1.按到计时模式，看秒到59时，再过一秒，秒位清0，分位加1，秒进制正常。

把分位调到59，过一分钟，分位变0，小时位加1。

然后把小时位调到23，分位调到59，过一分钟，发现小时位和分位都变0。

表示计时正常。

2.按到跑表模式，看到最低两位，到99时，再过10ms,最后两位变0，中两位的低位加1。

表示跑表功能正常。

3.按到调时模式，调节不是很正常，按键加1功能有时按几下也不会加1。

4.模式转换键也不是很正常，有时按几下也不会转换。

10.心得体会

通过这次的课程设计，我又学会了一种软件的使用，既使用Quartus软件进行程序的编辑。

为实现预期功能，能够对系统进行快速的调试，并能够对出现的功能故障进行分析，及时修改相关软件。

了解了关于EDA技术及VerilogHDL语言的基本编程形式，在此之后，我会继续学习关于VerilogHDL语言的运用。

通过这次课程设计，不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。

在设计过程中，和同学们相互探讨，相互学习。

通过这次课程设计，本人在多方面都有所提高。

通过这次课程设计，综合运用本专业所学课程的理论从而培养和提高我的独立工作能力，巩固与扩充了EDA课程设计等课程所学的内容，掌握数字钟设计的方法和步骤，并懂得了怎样使用数字钟的功能，怎样确定设计方案，了解了数字钟的基本结构，提高了整体构思能力，实际应用能力，熟悉了规范和标准，独立思考的能力也有了提高。

总的来说，这次设计的数字钟还是比较成功的，有点小小的成就感，终于觉得平时所学的知识有了实用的价值，达到了理论与实际相结合的目的，不仅学到了不少知识，而且锻炼了自己的能力，使自己对以后的路有了更加清楚的认识，同时，对未来有了更多的信心。