Verilog基于DE2的多功能数字时钟 日历

1、中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）通信电子实习报告题 目： 多功能数字时钟学生姓名： * * *学 号：12073322 12073323 12073324专业班级：通信工程1203指导教师：张锡岭2014年7月11日课题简介一:任务定义多功能数字时钟基本功能：1、日历功能，显示年月日2、计时功能，包括时、分、秒。3、定时与闹钟功能，能在设定的时间提示4、能够对小时、分、秒进行手动调整以校正时间5、正点报时，逢正点给予一定的指示。6、跑表功能，百分秒技术。记录多个值。扩展功能：7、同步时间功能，从网上获得时间并下载到DE2上。8、便签功能，在某时某刻显示之前所要提醒的事务。采用veril

2、og设计，在de2上实现，实现LCD、七段管显示，整点报时等提示或告警信息用LED跑马灯实现。二:团队成员简要介绍团队成员及负责工作*：跑表功能显示功能计时功能*：日历功能闹铃设置功能调整时间功能*：整点报时功能 七段管显示功能第1章 系统分析和设计 本部分，详细描述设计思路.，系统整体功能，模块的划分，注明每部分的作者设计思路： 拟定数字钟的组成框图，划分模块，采用分模块、分层次的方法设计电路，。通过模式的切换来选择显示不同的内容，在计时器、闹铃。跑表之间实现切换，通过使能信号来控制调节。系统框图如下：跑表电路分段显示多个时间在LCD屏上显示便签提示（待解决）闹铃响起与整点报时模式选择 闹铃

3、调节日历调节日历电路闹铃电路计时器调节计时器电路分段计时、LCD记录是的系统输入：SW17:14 KEY3:0 ;KEY3 计时器复位信号KEY2 自增调节信号（跑表复位信号）KEY1 选择信号（跑表暂停读数信号）KEY0 模式切换信号（通过观察LEDR16:12可看出）SW17 日历模式信号SW16 日历调节选择信号SW15 自增信号SW14 跑表读数信号系统输出：LCD液晶显示屏输出 七段管显示输出 LEDR，LEDG提示信号输出。系统功能具体如下：1. 计时：正常工作状态下，每日24h计时制显示并会进位到日期。2. 设置闹铃时间：在计时模式下，按KEY0键，将会切换状态，第一次将会切换到

4、调节闹钟状态，此时若是按KEY1键将会选择调节闹钟时间的时或是分，选择后按KEY2将会实现自增。3. 调整计时器时间：若在计时器状态下连续按两次KEY0键，将会切换到调节计时器时间状态，此时若是按KEY1键将会选择调节计时器时间的时、分、秒，选择后按KEY2件会实现自增。4. 整点报时闹铃提醒：逢整点时间，跑马灯将会闪烁。当到达闹铃设置的时间时跑马灯也将会闪烁，并且优先级高于整点报时。5. 跑表分段计时：系统以100Hz频率计时，并且在七段管上显示。并且在触发条件KEY1下将时间显示到LCD显示屏上，当再次触发SW14时，将会把记录的四个数值以1hz的频率一一显示在LCD显示屏上。6. 日历：

5、SW17 控制显示日历时间，高电平为调节模式，低电平为普通运行模式。调节模式下，在触发SW16时 将会选择调节年、月、日，触发SW15时，将会自增。 在调节状态或是在满24小时进位时将会闪烁刷新。7. 分频：将内置50Mhz时钟信号分到各种所需的频率时钟信号。8. 解码以及显示：将数字信号解码到七段管显示以及LCD液晶显示屏上，并且令其显示。9. 防抖动：顾名思义，主要是为了防止触发信号的抖动。计时器模块（*）由于计时器模块包含手动调节时间功能，每当KEY出现一个下降沿，产生一个自增信号，所以每个七段管时钟应等于自身的自增信号或进位信号，代码如下：assign carryclk0=clk_1h

6、z_md | incplus0;（carryclk5:0为时钟信号，carry4:0为进位信号，incplus5:0为自增信号）当处于手动计时模块时，KEY1为选位信号模块代码如下：module bitsel(alarmmode,checkmode,sel,selcode,reset);/对时分秒的选择，并分成实在时钟或是闹铃模式下input alarmmode; /当前所处的调节模式（闹铃或计时）input checkmode; /当前状态（计时或手动调节）input sel; /手动调节选位信号（KEY1）input reset;output reg2:0 selcode; /输出调节选位

7、信号reg 2:0 check_code; /计时选位变量reg 1:0 alarm_code; /闹铃选位变量always (negedge sel or negedge reset)begin if(!reset) check_code<=3'b000; /复位信号else begincase (check_code) 3'b000: check_code<=3'b001; /计时状态 3'b001: check_code<=3'b010; /调节秒位 3'b010: check_code<=3'b100; /

8、调节分位 3'b100: check_code<=3'b001; /调节时位 default: check_code<=3'b000; endcase end end闹钟选位同上always begin if(alarmmodecheckmode) /两个之中只有一个是1 begin if(checkmode) selcode=check_code; else selcode=alarm_code,1'b0 ; end else selcode=3'b000;endendmodule以上模块得到时分秒自增信号,再由下面代码得到incplus5

9、:0（时分秒各位的自增信号）,inc为输入自增信号（KEY2）always begin case(check) 3'b001: begin clk_1hz_md=0; incplus=5'b00000,inc;end 3'b010: begin clk_1hz_md=0; incplus=3'b000,inc,2'b00;end 3'b100: begin clk_1hz_md=0; incplus=1'b0,inc,4'b0000;end default:begin incplus =6'b000000; clk_1hz

10、_md=clk_1hz;end endcaseend 最后再有下面代码得到进位信号module hexcounter(clk,set,max,setdata,dataout,carryout); /调增时间input clk; /输入的时钟信号input set; /复位信号input 3:0 max,setdata; /max:每一位七段管的最大显示值; setdata:每一位七段管的最小显示值output carryout; /每一位七段管的进位信号output 3:0 dataout; /每一位七段管的输出reg 3:0 counter;reg carrybit;assign carry

11、out=carrybit;assign dataout=counter;always (posedge clk or negedge set) begin if(!set) begin counter<=setdata; carrybit<=0; end else begin if(counter=max)|(counter>max) begin counter<=0;carrybit<=1; end else begin counter<=counter+1'b1; carrybit<=0;end end end endmodule 最后由下

12、面代码使每一位七段管显示时间：module led(datain,dotin,ledout); /七段管显示input 3:0 datain; /每一位时间的值input dotin; /小数点（本次实习的板子好像不带这功能）output7:0 ledout;reg 6:0 dataout;wire dotout;assign ledout6:0=dataout;assign ledout7=dotout;assign dotout=dotin; always*begin case(datain) 0: dataout<=7'b1000000; default: dataout&

13、lt;=7'b1000000; endcase endendmodule LCD显示模块（*）module view(c,a,b,CLOCK_50,shuru,LCD_EN,LCD_RW,LCD_RS,LCD_DATA,LCD_ON,LCD_BLON);input CLOCK_50;input 32*8:1 shuru; / 传入显示信息数据input a,b,c; /清屏信号（关闭电源刷新屏幕）output LCD_EN; /刷屏信号（此信号控制LCD显示刷新频率，大于一定值的时候才能稳定显示信息）output LCD_RW; /寄存器选择,指令寄存器output LCD_RS; /

14、低电平为写操作;同为低电平可以写入指令或显示地址output LCD_ON; /电源信号output LCD_BLON; /output reg7:0 LCD_DATA; /每一个LCD小格子显示的信息reg LCD_RW,LCD_RS,clk4hz,LCD_ON;reg10:0 state;reg6:0 count;reg5:0 disp_count;reg 23:0 cnt;reg255:0 data_in_buf;parameter CLEAR=8'b00000001;/清屏parameter SETCGRAM=8'b00000010;/设置 CGRAMparameter

15、 SETFUNCTION=8'b00000100;parameter SWITCHMODE=8'b00001000;parameter SETMODE=8'b00010000;parameter RETURNCURSOR=8'b00100000;/归home位parameter SHIFT=8'b01000000;parameter WRITERAM=8'b10000000;/write RAMparameter CUR_INC=1;parameter CUR_NOSHIFT=0;parameter OPEN_DISPLAY=1;paramete

16、r OPEN_CUR=0;parameter BLANK_CUR=0;parameter DATAWIDTH8=1;parameter DATAWIDTH4=0;parameter TWOLINE=1;parameter ONELINE=0;parameter FONT5X10=1;parameter FONT5X7=0;wire 255:0DATA_IN;assign DATA_IN=shuru;/传入数值assign LCD_BLON=1;always (posedge CLOCK_50) /分频 begin if (cnt = 24'd62500) /6250000 24'

17、;h5F5E10 begin cnt <= 0; clk4hz <= clk4hz; end else cnt <= cnt+1; end assign LCD_EN = clk4hz;always (posedge clk4hz) if(a|b|!c) begin state <= CLEAR; /清屏 LCD_ON <= 0; /电源端 disp_count <= 6'b0; end else begin LCD_ON <=1; /电源端case (state)CLEAR :begin LCD_RS<=0; /寄存器选择,指令寄存器L

18、CD_RW <= 0; /低电平为写操作;同为低电平可以写入指令或显示地址 LCD_DATA <= 8'b0000_0001;/输入指令集,data_in_buf <=DATA_IN;state<=SETCGRAM;endSETCGRAM: begin /读写数据 LCD_RS<=0; LCD_RW <= 0; /同为低电平可以写入指令或显示地址 LCD_DATA <= 8'b1000_0000; state <= SETFUNCTION;endSETFUNCTION: begin /工作方式设置 LCD_RS<=0; LC

19、D_RW<=0; LCD_DATA7:5<=3'b001; LCD_DATA4<=DATAWIDTH8;/1 LCD_DATA3<=TWOLINE;/1 LCD_DATA2<=FONT5X10;/1 LCD_DATA1:0<=2'b00; state<=SWITCHMODE; end SWITCHMODE: begin /显示状态设置 LCD_RS<=0; LCD_RW<=0; LCD_DATA7:3<=5'b00001; LCD_DATA2<=OPEN_DISPLAY;/1 LCD_DATA1<=

20、OPEN_CUR;/0 LCD_DATA0<=BLANK_CUR;/0 state<=SETMODE;endSETMODE: begin /输入方式设置 LCD_RS<=0; LCD_RW<=0; LCD_DATA7:2<=6'b000001; LCD_DATA1<=CUR_INC; /1 LCD_DATA0<=CUR_NOSHIFT;/0 state<=WRITERAM; endRETURNCURSOR: begin /光标归位 LCD_RS<=0; LCD_RW<=0; LCD_DATA<=8'b0000_0

21、010; state<=WRITERAM; endSHIFT: begin /移位 LCD_RS<=1; /高电平为数据寄存器 LCD_RW<=0; /RS1,RW0,写入数据 LCD_DATA<=data_in_buf255:248; data_in_buf<=(data_in_buf<<8); disp_count<=disp_count+1'b1; state<=WRITERAM; endWRITERAM: begin /写RAM状态 LCD_RS<=1; LCD_RW<=0; /写入数据 if(disp_coun

22、t=32) begin LCD_RW<=1; disp_count<=4'b0; /xiugaizaizhe state<=CLEAR; end else if(disp_count=16) begin LCD_RS<=0; LCD_RW<=0;/写入指令或显示地址 LCD_DATA<=8'b1100_0000; state<=SHIFT; end else begin LCD_DATA<=data_in_buf255:248; data_in_buf<=(data_in_buf<<8); disp_count&

23、lt;=disp_count+1'b1; state<=WRITERAM; end end endcase endendmodule从网上了解到LCD输入信号只需在原输入信号的字符上加上双引号即可，转码模块如下：module change(in,out);input3:0 in;output reg 7:0out;always*begin case(in) 4'd0:out="0" default :out="?" endcaseendendmodule跑表模块（*）由于跑表不需要手动调节时间，所以每一位时间的时钟信号都是前一位的进

24、位信号，跑表模块如下：module paobiao(enable,CLOCK_50,KEY,fs0,fs1,s0,s1,minu0,minu1);input CLOCK_50;input KEY;input enable; /暂停使能信号output reg3:0 fs0; /百分秒个位reg fscarry0; /百分秒个位进位. wire zero; /暂停标志switch switchzero(CLOCK_50,KEY,zero);reg18:0 counter_100hz; /从50Mhz分频到100hz的计数器wire clk100;clk50mto100(CLOCK_50,clk1

25、00,state); /分频得到100hz的时钟parameter i0=1'b0,i1=1'b1;reg state,next_state;always (negedge clk100 or negedge zero ) /异步复位，s0为起始状态begin if(!zero) state<=i0; else state<=next_state;endalways(posedge clk100 or negedge zero) /百分秒个位进位 begin if(!zero) begin fs0<=0;fscarry0<=0; end else if(

26、clk100=1) begin if(fs0=9) begin fs0<=0;fscarry0<=1; end else begin fs0<=fs0+1'b1;fscarry0<=0; end end end秒分进位同上led ledfs0(fs0,1,HEX0);.最后调用led模块使跑表数值显示在七段管上；当按下KEY1后，取值显示在LCD显示屏上，SW0为1时将取出的值依次显示在LCD显示屏上，我们设计能存4个值（仅仅只是测试用，其实可以存更多的值），用寄存器save实现，代码如下：always (posedge clk_1hz) begin if(pa

27、obiao) begin if(!KEY1) begin /在LCD屏上显示跑表暂停时的时间 shuru<="Now Time:"," ",show5,show4,":",show3,show2,":",show1,show0; save<=save767:0,"Save Time:"," ",show5,show4,"-",show3,show2,"-",show1,show0; /寄存器移位存储 d<=1'

28、b0; end else if(SW0)/ 重复读取之前的数据（显示4个） begin shuru<=save1023:768; /读取寄存器最后一位（即最早存入的数据） e<=1'B1; save<=save767:0,save1023:768; /寄存器的值移位 d<=1'b0; end else begin d<=1'b1; e<=1'B0; end end else shuru<=LCD_show; end 闹铃模块（*）module alarm(ledr,clk50m,alarmon,alarmout,rese

29、t);input 1:0 alarmon;input clk50m;input reset;output reg alarmout;output reg ledr;reg 15:0 counter_1k;wire clk_1k; assign clk_1k= counter_1k15;always (posedge clk50m) begin if(counter_1k=50000) counter_1k<=0; else counter_1k<=counter_1k+1'b1; endendmodule 七段管显示模块（*）module led(datain,dotin,

30、ledout);/七段管显示always*begin case(datain) 0: dataout<=7'b1000000; 1: dataout<=7'b1111001; 2: dataout<=7'b0100100; 3: dataout<=7'b0110000; default: dataout<=7'b1000000; endcase end解码模块（*）module change(in,out);input3:0 in; output reg 7:0out;always*begin case(in) 4'

31、d0:out="0" 4'd1:out="1" 4'd2:out="2" . default :out="?" endcaseendendmodule防抖动模块（*）module switch(clk,keyin,keyout);/防抖动模块wire clk_use;input clk,keyin;output reg keyout;reg 7:0 counter;assign clk_use=counter7;always (posedge clk)counter<=counter+1

32、9;b1;always (posedge clk_use)keyout<=keyin;endmodule闹铃提醒及整点报时模块（*）module sound(clk50m,clkt5,clkt4,clkt3,clkt2,alarm3,alarm2,alarm1,alarm0,voice);/闹铃显示及整点报时模块always(posedge clk50m)begin if(clkt5=alarm3&&clkt4=alarm2&&clkt3=alarm1&&clkt2=alarm0) begin voice3<=c1; voice2&l

33、t;=c1; /跑马灯闪烁 end else if(clkt3=0&&clkt2=0) begin voice1<=c1; voice0<=c1; end/跑马灯闪烁 else voice<=2'b00; end endmodule 其中闹铃的优先级要高于整点报时功能闹铃设置时间模块（*）module bitsel(alarmmode,checkmode,sel,selcode,reset);/对时分秒的选择，并分成实在时钟或是闹铃模式下其中selcode是对时分秒的解码，决定自增信号的所在。always (posedge inc or negedge

34、 reset) if(sel=2'b10) begin if(hour1,hour0=8'h23) hour1,hour0<=8'h00; else if(hour0=9) begin hour0<=0;hour1=hour1+1'b1;end else hour0=hour0+1'b1; end else if(sel=2'b01) begin if(min1,min0=8'h59) min1,min0<=8'b00; else if(min0=4'h9) begin min0=4'h0;min

35、1=min1+4'h1; end else min0= min0+1'b1; end else hour1,hour0,min1,min0<=16'b0;.上述模块功能为调整闹钟的时间。日历模块（*）module date(SW,LEDG,inc,CLOCK_50,LCD_show,yy,mm,dd);/日期模块always (state or SW16)begin case (state) /对于年月日的选择 s0: begin if(SW16) next_state<=s1; /调整日 else next_state=s0; end s1:begin i

36、f(SW16) next_state<=s2; /调整月份 else next_state<=s1; end s2: begin if(SW16)next_state<=s0; / 调整年份 else next_state<=s2; end s3: begin if(SW16)next_state<=s0; /日期自增模块（依赖于小时时间进位） else next_state<=s3; end default: begin next_state<=s3;end endcaseend通过对SW16的触发切换状态 。其中在调整模式下调整不会有进位现象，而在

37、正常运行状态下日期级应该存在进位，所以必须存在两个不同的累加模式，即S0和S3 的区别。其中进位的产生如下：always (posedge clock_2)/小时到日期进位的产生beginif(clkt5=4'd2&&clkt4=4'd3&&clkt3=4'd5&&clkt2=4'd9&&clkt1=4'd5&&clkt0=4'd9) inc<=1;else inc<=0; end不使用1hz的信号是因为和在测试过程出现问题，产生的进位信号不能使得日期自增

38、，所以采用了较大频率的信号，这样能够使得进位信号触发日期内自增功能。分频模块（*）module clk50mto1(clock_in,clock_out);/分频信号always (posedge clock_in)begin if(i=24999999) begin clock_out<=clock_out; i<=0;end else i<=i+1;end因为在做之前的实习的过程中，发现如果是将i=25000000作为判断条件，会慢50MHz一个周期，然后累加下来会使得误差特别大，所以做了这个尝试，结果正好。通过做1hz和1/3600Hz的比较，发现如果将i=25000000作为判断条件误差很大，而后者误差很小。第3章系统功能测试模块测试：日历：当处于非调节模式时，日期能够正常进位，并且满足当月月份天数的条件。当处于调节模式时，能够正常调节，且无进位现象，能够循环调节。跑表：跑表能够在七段管上正常显示运行，暂停之后会把当时的数值传到LCD显示屏上显示。复位后能够归零。计时器：能够正常在七段管上显示，当切换状态时，提