电子设计自动化EDA课程设计-电子钟设计.doc

电子设计自动化EDA课程设计题目 电 子 钟 设 计 专业 电子信息科学与技术 班级 电子一班 学号 姓名 目录一、实验目的-（1）二、实验内容-（1）三、工作原理-（1）四、VHDL源程序代码-（2） 1、 分频模块-（2）2、走时、校时模块-（4）3、闹钟模块-（7）4、秒表模块-（9）5、功能控制模块-（13）6、选择输出模块-（14）7、数码管显示、亮度可调模块-（15）8、总体例化-（17）五、心得体会-（18）一 . 实验目的 练习综合设计能力，熟练应用QuartursII软件，熟练掌握课本知识，设计一个数字钟，以提高自己的动手能力二. 实验内容 基本功能要求 设计一个电子时钟，要求可以显示时、分、秒，用户可以设置时间。 扩展功能要求 秒表功能，闹钟功能，调整数码管亮度 试验箱设置1、 选择模式7；2、 数码管8左边的跳线选择CLOSE;三. 工作原理 数字钟模块分化如下： 分频模块功能控制模块走时/调时选择输出显示数码管显示、亮度可调闹钟选时定时比较秒表 （1） 分频模块可分出1Hz、100 Hz 、1000Hz、5000 Hz，分别用于正常走时、秒表、定时比较和数码管扫描。 （2） 功能控制模块由一个简单加法器实现看，用键7控制，当按一下键7，来一个单脉冲，加法器内部定义信号循环自加实现模式转换，不断控制各功能模块的使能键，实现功能转换。 （3） 走时/调时模块通过使能端选择不同输入时钟，切换两个模式，当en=1时，可以调时，键4为位选键，键1为加数键，en=0时，正常走时。只有在调时时，走时停止，在其他功能时走时正常进行。此模块由时、分、秒三部分组成。 （4） 闹钟模块由两部分组成，闹钟选时和定时比较，选定闹钟时间后，在1000 Hz的驱动下，比较器时刻与正常走时输出比较，当两时间相等时，比较器输出以时钟信号使蜂鸣器发出响声。 （5）秒表模块由计数器实现，键1为清零键，当百分之一秒计满一百进一位，秒计满六十进一位。可显示分、秒、百分之一秒。 （6）选择输出显示模块 ，由一个加法器实现 ，此模块与功能控制模块为同一驱动，选择输出当前功能的输出。（7）数码管显示、亮度可调模块由5000Hz驱动，显示部分分为段选与位选。键7控制选择到亮度调节功能，键1实现亮度调节。四. 各模块VHDL源代码1、分频模块 library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity div is -分频port(clk:in std_logic; clk1,clk100,clk1000,clk1M:out std_logic); end;architecture one of div issignal clk1_tmp:std_logic;signal clk2_tmp:std_logic;signal clk3_tmp:std_logic;signal clk4_tmp:std_logic;signal cnt1:integer range 0 to 4999999; - 1hz 正常走时signal cnt100:integer range 0 to 49999; -100hz 秒表驱动signal cnt1000:integer range 0 to 4999 ; -1000 扫描闹钟比较器signal cnt1M:integer range 0 to 999; -5000 扫描频率beginP1: process(clk) begin if clkevent and clk=1 then if cnt14999999 then cnt1=cnt1+1; elsecnt1=0; clk1_tmp=NOT clk1_tmp ;end if;end if;end process;P2: process(clk) begin if clkevent and clk=1 then if cnt10049999 then cnt100=cnt100+1; elsecnt100=0; clk2_tmp=NOT clk2_tmp ;end if;end if;end process;P3: process(clk) begin if clkevent and clk=1 then if cnt10004999 then cnt1000=cnt1000+1; elsecnt1000=0; clk3_tmp=NOT clk3_tmp ;end if;end if;end process;P4: process(clk) begin if clkevent and clk=1 then if cnt1M999 then cnt1M=cnt1M+1; elsecnt1M=0; clk4_tmp=not clk4_tmp ;end if;end if;end process;clk1=clk1_tmp;clk100=clk2_tmp;clk1000=clk3_tmp;clk1M0); begin process(clk) begin if clkevent and clk=1 then if en =0 then if c19 then c1=c1+1; else c10); if c25 then c2=c2+1; else c20); end if; end if; end if; end if; if c1=9 and c2=5 then cout =1;-进位 else cout =0; end if; cq(3 downto 0)=c1; cq(7 downto 4)0);signal clk:std_logic; begin p1:process(en) -选择计时或调时信号 begin if en=1 then clk=(add and adjust1); else clk=clkin; end if; end process; p2: process(clk) begin if clkevent and clk=1 then -简单计数器 if c19 then c1=c1+1; else c10); if c25 then c2=c2+1; else c20); end if; end if; end if; if c1=9 and c2=5 then cout =1;-进位 else cout =0; end if; cq(3 downto 0)=c1; cq(7 downto 4)0);signal clk:std_logic; begin p1:process(en) -选择计时与调时信号 begin if en=1 then clk=(add and adjust2); else clk=clkin; end if; end process; p2: process(clk) -简单计数器 begin if clkevent and clk=1 then if c19 and c22 then c1=c1+1; elsif c1=9 and c22 then c2=c2+1;c1=0000; elsif c2=2 and c13 then c1=c1+1; else c1=0000;c2=0000; end if; end if; cq(3 downto 0)=c1; cq(7 downto 4)=c2; end process;end architecture;（4）控制时、分位切换程序 library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity adjust is -控制时位与分位 port (choice:in std_logic; adjust1:out std_logic; adjust2:out std_logic); end entity; architecture one of adjust is signal sel: std_logic_vector(1 downto 0); begin p1: process(choice) begin if choiceevent and choice=1 then - 位选信号 if sel1 then sel=sel+1; else sel adjust1=1;adjust2 adjust2=1;adjust1adjust2=0;adjust1clk,en=en,cq=sput,cout=a); u1: mscnt60 port map(clkin =a,en=en,add=add,adjust1=c,cq=mput,cout=b); u2: hcnt24 port map (clkin=b,en=en,add=add,adjust2=d,cq=hput); u3: adjust port map (choice=select1,adjust1=c,adjust2=d);end one;end one ; 3、闹钟模块（1）闹钟选时模块library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;-闹钟选时entity xuanshi is port (add,select2,en:in std_logic; -select2选位 m_clk,h_clk,s_clk:out std_logic_vector(7 downto 0); end xuanshi; architecture one of xuanshi is signal mc1,mc2,hc1,hc2:std_logic_vector(3 downto 0); signal xuanwei :integer range 0 to 1; begin p1: process(add) begin if en=1 then if addevent and add=1 then -分位 if xuanwei=0 then if mc19 then mc1=mc1+1; else mc1=0000; if mc25 then mc2=mc2+1; else mc2=0000; end if; end if; elsif xuanwei=1 then -时位 if hc19 and hc22 then hc1=hc1+1; elsif hc1=9 and hc22 then hc2=hc2+1 ;hc1=0000; elsif hc13 and hc2=2 then hc1=hc1+1;hc2=0000; else hc1=0000;hc2=0000; end if; end if; end if; end if; s_clk=00000000; -调闹钟时，秒输出为零 m_clk(3 downto 0)=mc1; m_clk(7 downto 4)=mc2; h_clk(7 downto 4)=hc2; h_clk(3 downto 0)=hc1; end process; p2: process(select2) begin if select2event and select2=1 then if xuanwei 1 then xuanwei =xuanwei+1; else xuanwei=0; end if; end if; end process; end architecture;（2）闹钟定时比较器library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity dingshi is -闹钟定时响 port(h_clk,h_ala,m_ala,m_clk:in std_logic_vector(7 downto 0); clk:in std_logic; -1000hz,用于检测记时 al_out:out std_logic); -使蜂鸣器响的时钟end entity;architecture one of dingshi issignal a:std_logic_vector(7 downto 0 );signal b:std_logic;begin process(h_clk,h_ala,m_clk,m_ala,clk) begin if clkevent and clk=1 then if h_clk=h_ala and m_clk=m_ala then - 循环自减以实现输出时钟信号 a00000000 then a=a-1; b =not b; if b=1then al_out=1; else al_out=0; end if; end if ; end if; end process;end one;4、秒表模块（1）百分之一秒走时library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all; entity run_s is -跑百分之一秒 port(clk,rst,en:in std_logic; m_out : out std_logic_vector(7 downto 0); ms_jw:out std_logic); end entity; architecture one of run_s is signal ms_c1,ms_c2 :std_logic_vector(3 downto 0); begin process(rst,clk) begin if rst=1 then ms_c1=0000;ms_c2=0000; -清零 elsif en=1 then if clkevent and clk=1 then if ms_c19 then ms_c1=ms_c1+1; else ms_c10); if ms_c29 then ms_c2=ms_c2+1; else ms_c20); end if ; end if; end if ; end if; if ms_c1=9 and ms_c2=9 then ms_jw =1;-进位 else ms_jw =0; end if; m_out(7 downto 4)=ms_c2; m_out (3 downto 0)=ms_c1; end process; end one ;（2）秒走时 library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity run_ss is -跑秒 port (clk,rst,en:in std_logic; s_out :out std_logic_vector(7 downto 0); s_jw:out std_logic); -进位 end entity; architecture one of run_ss is signal s_c1,s_c2:std_logic_vector(3 downto 0); begin process(clk) begin if rst=1 then s_c1=0000;s_c2=0000; -清零 elsif en=1 then if clkevent and clk=1 then if s_c19 then s_c1=s_c1+1; else s_c10); if s_c25 then s_c2=s_c2+1; else s_c20); end if; end if; end if; end if; if s_c1=9 and s_c2=5 then s_jw =1;-进位 else s_jw =0; end if; s_out(3 downto 0)=s_c1 ; s_out(7 downto 4 )=s_c2; end process; end architecture; （3）分走时library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity run_m is -跑分 port (clk,rst,en:in std_logic; s_out :out std_logic_vector(7 downto 0); end entity; architecture one of run_m is signal s_c1,s_c2:std_logic_vector(3 downto 0); begin process(clk) begin if rst=1 then s_c1=0000;s_c2=0000; -清零 elsif en =1 then if clkevent and clk=1 then if s_c19 then s_c1=s_c1+1; else s_c10); if s_c25 then s_c2=s_c2+1; else s_c20); end if; end if; end if; end if; s_out(3 downto 0)=s_c1 ; s_out(7 downto 4 )=s_c2; end process; end architecture; library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all; entity xiao is -用加法器实现脉冲转换为电平 port (stop:in std_logic; rst:out std_logic); -控制调零 end entity; architecture one of xiao is signal model :std_logic_vector(1 downto 0); begin p1 :process(model) begin if model=1 then rst=1; elsif model=0 then rst=0; end if; end process; p2:process(stop) begin if stopevent and stop=1 then if model1 then model=model+1; else model=00; end if; end if; end process; end architecture; （4）转换电平控制为脉冲控制library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all; entity xiao is -用加法器实现脉冲转换为电平 port (stop:in std_logic; rst:out std_logic); -控制调零 end entity; architecture one of xiao is signal model :std_logic_vector(1 downto 0); begin p1 :process(model) begin if model=1 then rst=1; elsif model=0 then rst=0; end if; end process; p2:process(stop) begin if stopevent and stop=1 then