




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文档简介
1、CPLD大作业报告 电子时钟设计姓名:班级:控制专研-15学号:实验日期:2015年12月15日一、实验内容:1.使用CPLD设计电子钟电路框图,并对主要功能进行解释;2.设计小时、分、秒处理功能模块的VHDL程序;二、实验要求:1.编写小时、分、秒处理功能模块编程。2.对仿真图形进行分析,对关键处的时序进行解释。3.每个人的小时、分、秒数都不同。根据任务布置,本设计的小时、分、秒数分别为24、43、43。三、 模块设计1. 一个模块实现的数字钟设计方案(1)时钟VHDL源程序LIBRARY ieee; USE ieee.std_logic_1164.all;ENTITY clk43 ISPO
2、RT( CLRN,LDN,EN,CLK : IN STD_LOGIC; Sa, Ma, Ha : IN INTEGER RANGE 0 TO 9; Sb, Mb : IN INTEGER RANGE 0 TO 4; Hb : IN INTEGER RANGE 0 TO 2; QSa,QMa,QHa : OUT INTEGER RANGE 0 TO 9; QSb,QMb : OUT INTEGER RANGE 0 TO 4; QHb : OUT INTEGER RANGE 0 TO 2 );END clk43;ARCHITECTURE a OF clk43 ISBEGINPROCESS (CLK
3、)VARIABLE tmpsa,tmpma,tmpha : INTEGER RANGE 0 TO 9;VARIABLE tmpsb, tmpmb : INTEGER RANGE 0 TO 4;VARIABLE tmphb : INTEGER RANGE 0 TO 2; BEGIN IF CLRN='0' THEN tmpsb := 0; tmpsa := 0; tmpmb := 0; tmpma := 0; tmphb := 0; tmpha := 0; ELSE IF (CLK'event AND CLK='1') THEN IF LDN='0
4、' THEN tmpsa:=Sa; tmpsb:=Sb; tmpma:=Ma; tmpmb:=Mb; tmpha:=Ha; tmphb:=Hb; ELSIF EN='1' THEN IF (tmpsb=4 AND tmpsa=2 AND tmpmb=4 AND tmpma=2) THEN IF (tmphb=2 AND tmpha=3) THEN tmpha:=0; tmphb:=0 ; ELSIF tmpha=9 THEN tmpha:=0; tmphb:=tmphb+1; ELSE tmpha:=tmpha+1; END IF; END IF; IF (tmpsb=
5、4 AND tmpsa=2) THEN IF (tmpmb=4 AND tmpma=2) THEN tmpmb:=0; tmpma:=0; ELSIF tmpma=9 THEN tmpma:=0;tmpmb:=tmpmb+1; ELSE tmpma:=tmpma+1; END IF; END IF; IF (tmpsb=4 AND tmpsa=2) THEN tmpsa:=0;tmpsb:=0; ELSIF tmpsa=9 THEN tmpsa:=0;tmpsb:= tmpsb+1; ELSE tmpsa := tmpsa+1; END IF; END IF; END IF; END IF;
6、QSa<=tmpsa; QSb<=tmpsb; QMa<=tmpma; QMb<=tmpmb; Qha<=tmpha; Qhb<=tmphb;END PROCESS ;END a;以上程序实现了,用统一化整体模块完成了对时钟的时、分、秒的相应的进制设计。其中,在时钟模块的功能端“CLRN”、 “LDN”、“EN”同时为1时,在“CLK”有一个时钟信号的上升沿时,输出“QSa”自行加1,每到加至43时,自行向分的个位进1,同时秒的十位和个位置为0,分钟和小时的计数功能与之类似。当“LDN”为0,“CLRN”为1,“EN”为1时,时钟模块实现加载功能。(2)原理
7、连接图图1 时钟原理接线图(3)波形仿真输出端口自下而上分别是:QSb(秒的十位)、QSa(秒的个位)、QMb(分的十位)、QMa(分的个位)、QHb(时的十位)、QMa(时的个位)。时钟电路秒的进制仿真图(9s到10s)时钟电路秒的进制仿真图(43s到1min)时钟电路秒的进制仿真图(42min:42s到1h)时钟电路秒的进制仿真图(23:42:42到00:00:00)2. 三个模块实现的数字钟设计方案(1)时钟VHDL源程序程序1(24进制(时)计数器)LIBRARY ieee; USE ieee.std_logic_1164.all;USE ieee.std_logic_unsigned
8、.all;ENTITY cout24_v ISPORT( CLRN,LDN,EN,CLK: IN STD_LOGIC; Da: IN STD_LOGIC_VECTOR(3 downto 0); Db: IN STD_LOGIC_VECTOR(2 downto 0); Qa : OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 downto 0); Qb : OUT STD_LOGIC_VECTOR(2 downto 0) );END cout24_v;ARCHITECTURE a OF cout24_v IS BEGIN PROCESS (Clk) VARIABLE tmpa :STD_LOGIC
9、_VECTOR(3 downto 0); VARIABLE tmpb :STD_LOGIC_VECTOR(2 downto 0); BEGINIF CLRN='0' THEN tmpb := "000" tmpa := "0000" ELSE IF (CLK'event AND CLK='1') THEN IF LDN='0' THEN tmpa :=Da; tmpb:=Db; ELSIF EN='1' THEN IF tmpa="1001" THEN tmpa:
10、="0000" tmpb:=tmpb+1; ELSIF (tmpb="010" AND tmpa="0011") THEN tmpb:="000" tmpa:="0000" ELSE tmpa := tmpa+1; END IF; END IF; END IF; END IF; Qa <= tmpa; Qb <= tmpb; END PROCESS ;END a;程序2(43进制(分)计数器)LIBRARY ieee; USE ieee.std_logic_1164.all;USE
11、ieee.std_logic_unsigned.all;ENTITY cout43_min ISPORT( CLRN,LDN,EN,CLK: IN STD_LOGIC; Da: IN STD_LOGIC_VECTOR(3 downto 0); Db: IN STD_LOGIC_VECTOR(2 downto 0); BQa : OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 downto 0); BQb : OUT STD_LOGIC_VECTOR(2 downto 0); BRCO : OUT STD_LOGIC );END cout43_min;ARCHITECTURE clck_43 OF
12、 cout43_min IS BEGIN PROCESS (Clk) VARIABLE tmpa :STD_LOGIC_VECTOR(3 downto 0); VARIABLE tmpb :STD_LOGIC_VECTOR(2 downto 0); BEGINIF CLRN='0' THEN tmpb := "000" tmpa := "0000" ELSE IF (Clk'event AND Clk='1') THEN IF LDN='0' THEN tmpa :=Da; tmpb:=Db; EL
13、SIF EN='1' THEN IF tmpa="1001" THEN tmpa:="0000" tmpb:=tmpb+1; ELSIF (tmpb="100" AND tmpa="0010") THEN tmpb:="000" tmpa:="0000" ELSE tmpa := tmpa+1; END IF; END IF; END IF; END IF; BQa <= tmpa; BQb <= tmpb; IF (tmpb="000&
14、quot; AND tmpa="0000" AND EN='1' AND LDN='1' AND CLRN='1') THEN BRCO<= '1'ELSEBRCO<='0'END IF; END PROCESS ;END clck_43;程序3(43进制(秒)计数器)LIBRARY ieee; USE ieee.std_logic_1164.all;USE ieee.std_logic_unsigned.all;ENTITY cout43_sec ISPORT( CLRN,LDN,
15、EN,CLK: IN STD_LOGIC; Da: IN STD_LOGIC_VECTOR(3 downto 0); Db: IN STD_LOGIC_VECTOR(2 downto 0); AQa : OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 downto 0); AQb : OUT STD_LOGIC_VECTOR(2 downto 0); ARCO : OUT STD_LOGIC );END cout43_sec;ARCHITECTURE clck_43 OF cout43_sec IS BEGIN PROCESS (Clk) VARIABLE tmpa :STD_LOGIC_VEC
16、TOR(3 downto 0); VARIABLE tmpb :STD_LOGIC_VECTOR(2 downto 0); BEGINIF CLRN='0' THEN tmpb := "000" tmpa := "0000" ELSE IF (Clk'event AND Clk='1') THEN IF LDN='0' THEN tmpa :=Da; tmpb:=Db; ELSIF EN='1' THEN IF tmpa="1001" THEN tmpa:=&qu
17、ot;0000" tmpb:=tmpb+1; ELSIF (tmpb="100" AND tmpa="0010") THEN tmpb:="000" tmpa:="0000" ELSE tmpa := tmpa+1; END IF; END IF; END IF; END IF; AQa <= tmpa; AQb <= tmpb; IF (tmpb="000" AND tmpa="0000" AND EN='1' AND LDN='1' AND CLRN='1') THEN ARCO<= '1'ELSEARCO<='0'END IF; END PROCESS ;END clck_43;以上程序实现了,用模块化完成了对时钟的时、分、秒的相应的进制设计。其中,在时钟模块的功能端“CLRN”、“LDN”、“EN”同时为1时,在
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