vhl课程设计电子钟闹铃

1、、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。的信号，4、能进行整点报时。从 59分 50秒起，每隔 2秒发一次低音“嘟”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，

2、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key_sltsec_set 、的闹铃声音； clk_1hz 为计时模块提供时钟信号，每秒计数一次； 选择设置对象： 定时或正常时间； key_a

3、larm 能够开启和关闭闹铃；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

4、_do 、 out_di 来触发整点报时的 “嘟”、“嘀” 声音。(3) 、CNT6O_A_MIN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 elk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“

5、嘟”、“嘀”、闹铃声音。(4) 、CNT24_A_HOUR块:这个模块式将CNT60AMIN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勺状态。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_Ol模块:该模块为PWM产生模块，通过EN可幵启和关闭PWMt出。模块根据CLK

6、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VHDL程序:(1)、CNT60_A_SE模块:程序源代码如下:library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity cnt60_a_sec isport(clk,clr,enb: in std_logic;-clk:时钟输入信号，clr :清零端，enb:使能端key: in std_logic;- 输入按键脉冲，调整闹铃定时或时间alarm_cl

7、k: in std_logic;-1:alarm0:clk- 设置模式选择：闹铃调节模式、时间调节模式qout_sl: out std_logic_vector(3 downto 0); -显示输出秒的低位qout_sh: out std_logic_vector(3 downto 0);-显示输出秒的高位co: out std_logic; -进位输出，触发分计数模块out_do: out std_logic;-在整点报时中输出“嘟”触发信号out_di: out std_logic -在整点报时中输出“嘀”触发信号);end;architecture a of cnt60_a_sec is

8、 signal qout2_l:std_logic_vector(3 downto 0);signal qout2_h:std_logic_vector(3 downto 0);signal alarm_l:std_logic_vector(3 downto 0);signal alarm_h:std_logic_vector(3 downto 0);signal clk1,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beginif alarm_clkev

9、ent and alarm_clk=1 thenif ac_slt=0 then-如果为定时模式，将改为闹铃模式ac_slt=1;elseac_slt=0;end if;end if;end process;process(key,clk,ac_slt)-根据设置模式，处理 key 上的脉冲信号beginif ac_slt=0 then -时间调整模式aclk=0;if clk=1 and key=1 then -clk=1则 tclk=0 ，通过挖洞方式添加一个脉冲tclk=0;elsif clk=0 and key=1 then -clk=0,则 tclk=1, 产生一个高电平，添加一脉冲

10、tclk=1;elsetclk=clk;end if;elsif ac_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end if;end process;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beginif clr=1 then-clearing works at the state of high voltageqout2_l=0000;qout2_h=0000;elsif tclkevent and tclk=1 thenif enb=1 then-enabl

11、e works at high voltageif qout2_l=1001 and qout2_h=0101 thenqout2_l=0000;-afull mode is completed and acarryout is generatedqout2_h=0000;elsif qout2_l=1001 thenqout2_l=0000;qout2_h=qout2_h+1;elseqout2_l=qout2_l+1;- in process of countingend if;end process;end if;end if;process(aclk,clr,enb)-修改闹铃的定时值

12、beginif clr=1 then-clearing works at the state of high voltagealarm_l=0000;alarm_h=0000;elsif aclkevent and aclk=1 thenif enb=1 then-enable works at high voltageif alarm_l=1001 and alarm_h=0101 thenalarm_l=0000;-afull mode is completed and acarryout is generatedalarm_h=0000;elsif alarm_l=0101 thenal

13、arm_l=0000;alarm_h=alarm_h+1;elsealarm_l=alarm_l+1;- in process of countingend if;产生进位 , 显end if;process(qout2_l,qout2_h,alarm_l,alarm_h,alarm_clk)-示时间或闹铃定时值end if;end process;beginif qout2_l=0000 and qout2_h=0000 thenco=1;elseco=0;end if;if ac_slt=0 then -显示时间qout_sl=qout2_l;qout_sh=qout2_h;else显示定

14、时值qout_sh=alarm_h;qout_sl=alarm_l;end if;end process;process(qout2_l,qout2_h) -根据秒的状态输出“嘟” 、“嘀”触发信号beginif qout2_h=0101 thenif qout2_l=0000 thenout_do=1;elsif qout2_l=0010 thenout_do=1;elsif qout2_l=0100 thenout_do=1;elsif qout2_l=0110 thenout_do=1;elsif qout2_l=1000 thenout_do=1;elseout_do=0;end if

15、;elsif qout2_h=0000 thenif qout2_l=0000 thenout_di=1;out_do=0;elseout_di=0;end if;elseout_do=0;out_di=0;end;(2)、CNT60_A_Mir模块:library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity cnt60_a_min isport(clk,clr,enb: in std_logic; -clk:时钟输入信号，clr ：清零端，enb:使能端key: in std_logic; -

16、输入按键脉冲，调整闹铃定时或时间alarm_clk: in std_logic; -1:alarm 0:clk- 设置模式选择:闹铃调节模式、时间调节模式qout_ml: out std_logic_vector(3 downto 0); -显示输出分的低位qout_mh: out std_logic_vector(3 downto 0); -显示输出分的高位co: out std_logic; -进位输出，触发时计数模块out_alarm:out std_logic;-闹铃触发信号，时间到后输出高电平触发闹铃out_do,out_di: out std_logic- 在整点报时中输出“嘟”

17、“嘀”触发信);end;architecture a of cnt60_a_min is signal qout2_l:std_logic_vector(3 downto 0);signal qout2_h:std_logic_vector(3 downto 0);signal alarm_l:std_logic_vector(3 downto 0);signal alarm_h:std_logic_vector(3 downto 0);signal clk1,clk2,tclk,aclk,ac_slt: std_logic;beginprocess(alarm_clk) -当 该端口输入一个

18、脉冲时，修改设置模式：时间调整或闹铃模式 切换beginif alarm_clkevent and alarm_clk=1 thenif ac_slt=0 then-如果为定时模式，将改为闹铃模式ac_slt=1;elseac_slt=0;end if;end if;end process;process(key,clk,ac_slt) -根据设置模式，处理 key 上的脉冲信号beginif ac_slt=0 then -时间调整模式aclk=0;if clk=1 and key=1 then-clk=1则 tclk=0 ，通过挖洞方式添加一个脉冲tclk=0;则 tclk=1, 产生一个高

19、elsif clk=0 and key=1 then-clk=0,电平，添加一脉冲tclk=1;elsetclk=clk;end if;elsif ac_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end if;end process;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beginif clr=1 then-clearing works at the state of high voltageqout2_l=0000;qout2_h=0000;elsif tclke

20、vent and tclk=1 thenif enb=1 then-enable works at high voltageif qout2_l=1001 and qout2_h=0101 thenqout2_l=0000;-afull mode is completed and acarryout is generatedqout2_h=0000;elsif qout2_l=1001 thenqout2_l=0000;qout2_h=qout2_h+1;elseqout2_l=qout2_l+1;- in process of countingend if;end if;end if;end

21、 process;process(aclk,clr,enb) -修改闹铃的定时值beginif clr=1 then-clearing works at the state of high voltagealarm_l=0000;alarm_h=0000;elsif aclkevent and aclk=1 thenif enb=1 then-enable works at high voltageif alarm_l=1001 and alarm_h=0101 thenalarm_l=0000;-afull mode is completed and acarryout is generat

22、edalarm_h=0000;elsif alarm_l=0101 thenalarm_l=0000;alarm_h=alarm_h+1;elseend if;end if;end if;end process;alarm_l=alarm_l+1;- in process of countingprocess(qout2_l,qout2_h,alarm_l,alarm_h,alarm_clk) -产生进位 , 显示时间或闹铃定时值 of high voltagebeginif qout2_l=0000 and qout2_h=0000 thenco=1;elseco=0;end if;if a

23、c_slt=0 thenqout_ml=qout2_l;qout_mh=qout2_h;elseqout_mh=alarm_h;qout_ml=alarm_l;end if;end process;process(qout2_l,qout2_h,alarm_l,alarm_h)-判断定时值与时间值相等，输出闹铃触发信号beginif qout2_l=alarm_l and qout2_h=alarm_h thenout_alarm=1;elseout_alarm=0;end if;end process;process(qout2_l,qout2_h) -根据分的状态输出“嘟” 、“嘀”触发信

24、号beginif qout2_l=1001 and qout2_h=0101 thenout_do=1;elseout_do=0;end if;if qout2_l=0000 and qout2_h=0000 thenout_di=1;elseout_di=0;end if;end process;end;(3)、CNT24_A_HOUR块:library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity cnt24_a_hour isport(clk,clr,enb: in std_logic; -

25、clk:时钟输入信号，clr :清零端，enb:使能端key: in std_logic; -输入按键脉冲，调整闹铃定时或时间alarm_clk: in std_logic;-1:alarm 0:clk- 设置模式选择:闹铃调节模式、时间调节模式qout_hl: out std_logic_vector(3 downto 0); -显示输出时的低位qout_hh: out std_logic_vector(3 downto 0); -显示输出时的高位co: out std_logic; -进位输出out_alarm:out std_logi-闹铃触发信号输出);end;architecture

26、 a of cnt24_a_hour issignal qout2_l:std_logic_vector(3 downto 0);signal qout2_h:std_logic_vector(3 downto 0);signal alarm_l:std_logic_vector(3 downto 0);signal alarm_h:std_logic_vector(3 downto 0);signal clk1,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

27、换beginif alarm_clkevent and alarm_clk=1 thenif ac_slt=0 then-如果为定时模式，将改为闹铃模式ac_slt=1;elseac_slt=0;end if;end if;end process;process(key,clk,ac_slt) -根据设置模式，处理 key 上的脉冲信号beginif ac_slt=0 then -时间调整模式aclk=0;if clk=1 and key=1 then-clk=1则 tclk=0 ，通过挖洞方式添加一个脉冲则 tclk=1, 产生一个高tclk=0;elsif clk=0 and key=1

28、then-clk=0,电平，添加一脉冲tclk=1;elsetclk=clk;end if;elsif ac_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end if;end process;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beginif clr=1 then-clearing works at the state of high voltageqout2_l=0000;qout2_h=0000;elsif tclkevent and tclk=1 theni

29、f enb=1 then-enable works at high voltageif qout2_l=1001 thenqout2_l=0000;-afull mode is completed and acarryout is generatedqout2_h=qout2_h+1;elsif qout2_l=0011 and qout2_h=0010 thenqout2_l=0000;qout2_h=0000;elseqout2_l=qout2_l+1;- in process of countingend if;end if;end if;end process;process(aclk

30、,clr,enb) -修改闹铃的定时值beginif clr=1 then-clearing works at the state of high voltagealarm_l=0000;alarm_h=0000;elsif aclkevent and aclk=1 thenif enb=1 then-enable works at high voltageif alarm_l=1001 thenalarm_l=0000;-afull mode is completed and acarryout is generatedalarm_h=qout2_h+1;elsif alarm_l=0011

31、 and alarm_h=0010 thenalarm_l=0000;alarm_h=0000;elsealarm_l=alarm_l+1;- in process of countingend if;end if;end if;产生进位 , 显end process;process(qout2_l,qout2_h,alarm_l,alarm_h,alarm_clk) -示时间或闹铃定时值 of high voltage beginif qout2_l=0000 and qout2_h=0000 thenco=1;elseco=0;end if;if ac_slt=0 thenqout_hl=

32、qout2_l;qout_hh=qout2_h;elseqout_hh=alarm_h;qout_hl=alarm_l;end if;end process;定时值与时间值相等，则process(qout2_l,qout2_h,alarm_l,alarm_h)-输出闹钟触发信号beginif qout2_l=alarm_l and qout2_h=alarm_h thenout_alarm=1;elseout_alarm=0;end if;end process;end;2、系统以及各个模块的仿真波形1）、系统仿真波形：注：由于下面的模块仿真存在毛刺，导致系统的仿真图有一定的问题。(2) 、C

33、NT60_A_SE模块:注:在 50、 52、 54、 56、 58 处有嘟触发输出， 00处有嘀触发输出等。(3) 、CNT60_A_Mir模块:注:本图展示了按键调节时间值和定时值的仿真波形（部分仿真图）注:该模块的仿真波形图，具有嘟、嘀声音触发输出，定时与时间相等时有闹铃触发输出等。(4) 、CNT24_A_HOUR块注：该模块的仿真图，包含按键调整时间、定时值，闹钟触发输出等。（5）、PWM_OU模块（分三段剪切下来的，展示了三种声音的效果）（1）、“嘟”、“嘀”输出波形（只有在 en有脉冲，打幵PWM后，才有效）注：在打幵输出后，当两路嘟、嘀触发输入同时有效时分别输出嘟、嘀声音。当两路闹铃触发同时有效时幵始闹铃声音的输出。注：闹铃输出的变化情况（“嘀”、“嘟”交替发声）注：闹铃输出的变化情况。3、下载时选择的幵发系统模式以及管脚定义表1 GW48-CK开发系统工作模式：3接口名称类型（输入/输出）结构图上的信号名引脚号说明