多功能数字钟实验报告

-.z.一、实验名称多功能数字钟电路设计二、实验任务及要求基本功能：四个数码管显示十进制时—分，六个LED二极管以二进制显示秒，时、分均可调。扩展功能：清零、暂停、整点报时、设定闹钟，整点报时和闹钟通过LED以10Hz频率的闪烁来实现。三、实验条件软件：Quartus29.1硬件：DE0开发板，其中四个数码管——显示时、分八个LED——前六个显示二进制秒，后两个分别为用于整点报时、闹钟八个按键——清零、暂停、标准时间闹钟时间和显示切换调时、调分、闹钟调时、闹钟调分、结束闹钟四、设计思路nCR,EN两按键分别用于清零和暂停。首先将DE0内的50MHz振荡源分别分频到10Hz和1Hz，分频模块1Hz输出作为秒的时钟信号，即每来一个时钟信号，秒增加1秒，10Hz输出用于触发整点报时和闹铃的LED显示。秒和分的*围为0~59，当秒从59秒跳转到00秒时，分钟增加1分，同时当分钟从59分跳转到00分时，小时增加1小时，小时的*围为0~23时。校时校分分别用AdjMinkey、AdjHrkey按键实现，拨动按键后，对应数码管示数每秒增加一。当时间处于59分55~59秒时对应整点报时的ALARM_RadioLED会以10Hz的频率闪烁。拨下Mode按键后数码管显示将从标准时间切换到闹钟时间，调节闹钟时间同标准时间校时一样——拨动SetMinkey,SetHrkey按键后对应数码管每秒增一。当闹钟时间和标准时间相同时ALARM_ClockLED开始以10Hz的频率闪烁。拨下CtrlBell按键后ALARM_ClockLED停止闪烁。verilog程序及注释*******************plete_Clock.v*********************//程序主干，调用其他文件主模块：Moduleplete_Clock(LED_hr,LED_min,LED_sec,ALARM_Radio,ALARM_Clock,_50MHzIN,AdjMinkey,AdjHrkey,SetMinkey,SetHrkey,CtrlBell,Mode,nCR,EN);input_50MHzIN;//50MHz时钟源inputnCR,EN;//清零、暂停output[13:0]LED_hr,LED_min;//标准时间显示——时、分output[5:0]LED_sec;//标准时间显示——秒wire_1Hz,_10Hz;//分频输出1Hz和10HzinputAdjMinkey,AdjHrkey;//标准时间调时按键wire[7:0]Hour,Minute,Second;//时、分、秒计时inputSetMinkey,SetHrkey;//设定闹钟按键wire[7:0]Set_hr,Set_min;//闹钟时间显示——时、分outputALARM_Radio,ALARM_Clock;//整点报时、闹钟信号显示inputCtrlBell;//控制闹钟是否继续inputMode;//标准时间闹钟时间切换Div_fpU0(_1Hz,_10Hz,_50MHzIN,nCR,EN);//分频Top_clockU1(Hour,Minute,Second,AdjMinkey,AdjHrkey,_1Hz,nCR);//标准时间RadioU2(ALARM_Radio,Minute,Second,_10Hz);//整点报时BellU3(ALARM_Clock,Set_hr,Set_min,Hour,Minute,SetHrkey,SetMinkey,_1Hz,_10Hz,CtrlBell);//闹钟DisplayL1(LED_hr[13:7],Hour[7:4],Set_hr[7:4],Mode);//数码管显示DisplayL2(LED_hr[6:0],Hour[3:0],Set_hr[3:0],Mode);DisplayL3(LED_min[13:7],Minute[7:4],Set_min[7:4],Mode);DisplayL4(LED_min[6:0],Minute[3:0],Set_min[3:0],Mode);assignLED_sec=Second[5:0];//LED显示秒endmodule***********************Div_fp.v************************//将时钟源50MHz频率分频到1Hz（时钟脉冲）和10Hz（闹钟及整点报时）分频模块：moduleDiv_fp(_1Hz,_10Hz,_50MHzIN,nCR,EN);input_50MHzIN,nCR,EN;output_1Hz,_10Hz;reg_1Hz,_10Hz;reg[24:0]count1,count2;//中间变量决定_1Hz和_10Hz是否翻转always(posedge_50MHzIN)begin if(nCR)//清零 begin _1Hz<=~_1Hz; end elseif(EN)count1<=count1;//暂停 else begin if(count1==24999999)//分至1Hz begin count1<=0; _1Hz<=~_1Hz; end else count1<=count1+1; if(count2==2499999)//分至10Hz begin count2<=0; _10Hz<=~_10Hz; end else count2<=count2+1; endendendmodule************************Top_clock.v**************************//完成计时、校时、暂停、清零基本功能顶层时钟模块：moduleTop_clock(Hour,Minute,Second,AdjMinkey,AdjHrkey,_1Hz,nCR,EN);input_1Hz,nCR,EN;inputAdjMinkey,AdjHrkey;output[7:0]Hour,Minute,Second;wireMin_Ctrl,Hr_Ctrl;Sec_countS(Second,nCR,EN,_1Hz);//秒counter60M(Minute,nCR,EN,~Min_Ctrl);//分counter24H(Hour,nCR,EN,~Hr_Ctrl);//时assignMin_Ctrl=AdjMinkey"_1Hz:(Second==8'b00111011);//当AdjMinkey按下或秒为59时下一个脉冲分加1assignHr_Ctrl=AdjHrkey"_1Hz:((Second==8'b00111011)&&(Minute==8'b01011001));//当AdjHrkey按下或秒为59时下一个脉冲时加1endmodule秒显示模块：moduleSec_count(Sec,nCR,EN,CP);inputCP,nCR,EN;output[7:0]Sec;reg[7:0]Sec,M,H;regtemp;always(posedgeCP)begin temp<=0; if(nCR)Sec<=8'b0;//清零 elseif(EN)Sec<=Sec;//暂停 elseif(Sec==8'b00111011)Sec<=8'b0;//显示*围0~59elseSec<=Sec+6'b000001;//每次触发加1 endendmodule模十计数模块：modulecounter10(Q,nCR,EN,CP);//用于显示两位数中的个位inputCP,EN,nCR;output[3:0]Q;reg[3:0]Q;always(posedgeCPorposedgenCRorposedgeEN)beginif(nCR)Q<=4'b0;//清零elseif(EN)Q<=Q;//暂停elseif(Q==4'b1001)Q<=4'b0;//个位*围0~9elseQ<=Q+4'b0001;endendmodule模六计数模块：modulecounter6(Q,nCR,EN,CP);//用于显示两位数中的十位inputCP,nCR,EN;output[3:0]Q;reg[3:0]Q;always(posedgeCPorposedgenCRorposedgeEN)beginif(nCR)Q<=4'b0;//清零elseif(EN)Q<=Q;//暂停elseif(Q==4'b0101)Q<=4'b0;//十位*围0~5elseQ<=Q+4'b0001;endendmodule模六十计数模块：modulecounter60(t,nCR,EN,CP);inputCP,nCR,EN;output[7:0]t;wireENP;counter10C0(t[3:0],nCR,EN,CP);//个位十位分开表示，便于数码管显示counter6C1(t[7:4],nCR,ENP,CP);//低四位表示个位，高四位代表十位assignENP=!(t[3:0]==4'b1001);//产生向十位进位信号endmodule模二十四计数模块：modulecounter24(Q,nCR,EN,CP);//显示时，十位个位分开表示便于数码管显示 inputCP,nCR,EN; output[7:0]Q; reg[7:0]Q; always(posedgeCPorposedgenCRorposedgeEN) begin if(nCR)Q<=4'b0000000;//清零 elseif(EN)Q<=Q;//暂停 elseif((Q[3:0]<4'b1001)&&Q[7:4]<4'b0010)Q<=Q+4'b0001; elseif((Q[3:0]==4'b1001)&&Q[7:4]<4'b0010)beginQ[7:4]<=Q[7:4]+4'b0001;Q[3:0]<=4'b0000;end//个位向十位进位 elseif((Q[3:0]<4'b0011)&&Q[7:4]==4'b0010)Q<=Q+4'b0001; elseQ<=8'b0; endendmodule**************************Radio.v******************************//当时间是*时59分55秒时信号灯闪烁整点报时模块：moduleRadio(ALARM_Radio,Minute,Second,_10Hz);input_10Hz;input[7:0]Minute,Second;outputALARM_Radio;regALARM_Radio;always(posedge_10Hz)beginif(Minute==8'b01011001&&Second>=8'b00110111)//时间大于等于59分55秒ALARM_Radio=~ALARM_Radio;//开始闪烁elseALARM_Radio=1'b0;endendmodule****************************Bell.v*********************************//闹铃设定及闹铃开关闹铃模块：moduleBell(ALARM_Clock,Set_hr,Set_min,Hour,Minute,SetHrkey,SetMinkey,_1Hz,_10Hz,CtrlBell);input_1Hz,_10Hz;inputSetHrkey,SetMinkey;//闹铃时间设定inputCtrlBell;//闹铃控制input[7:0]Hour,Minute;outputALARM_Clock;output[7:0]Set_hr,Set_min;wireCheck,Min_Ctrl,Hr_Ctrl;regALARM_Clock;counter60SM(Set_min,0,0,~Min_Ctrl);//闹铃时间设定同标准时间设定counter24SH(Set_hr,0,0,~Hr_Ctrl);assignMin_Ctrl=SetMinkey"_1Hz:0;assignHr_Ctrl=SetHrkey"_1Hz:0;assignCheck=((Set_hr[7:4]==Hour[7:4])&&(Set_hr[3:0]==Hour[3:0])&&(Set_min[7:4]==Minute[7:4])&&(Set_min[3:0]==Minute[3:0]));//判断闹铃时间是否与标准时间相同always(posedge_10Hz)beginif(Check==1&&CtrlBell==0)//如果闹铃时间与标准时间相同ALARM_Clock=~ALARM_Clock//并且CtrlBell没有被拨动，闹铃信号有效elseALARM_Clock=1'b0;endendmodule***********************************Display.v************************************//将正常时间及闹钟时间通过BCD码翻译到数码管上moduleDisplay(out,in1,in2,sel);input[7:0]in1,in2;inputsel;//输入选择显示标准时间还是闹铃时间output[6:0]out;wire*ianshi;//中间变量，选择要显示的内容reg[6:0]out;assign*ianshi=(~sel)"in1:in2;//选择显示的内容always(*ianshi) begin case(in1)//将BCD码翻译到数码管上 4'b0000:out=7'b0000001; 4'b0001:out=7'b1001111; 4'b0010:out=7'b0010010; 4'b0011:out=7'b0000110; 4'b0100:out=7'b1001100; 4'b0101:out=7'b0100100; 4'b0110:out=7'b0100000; 4'b0111:out=7'b0001111; 4'b1000:out=7'b0000000; 4'b1001:out=7'b0000100; default:out=7'b1111111; endcaseendendmodule六、仿真结果验证仿真说明：由语EndTime及GridSize设置太长会因内存不足而导致仿真失败，故仿真时将开发板50MHz振荡源当作1Hz及10Hz作为触发脉冲。即：程序中所有_Hz及_10Hz都换为_50MHzIN。1、秒向分进位由图可知当Second从59变到0时Minute也从0增至1，仿真结果正确。2、分向时进位由图可知当Minute从89变为0的同时Hour也从0变为1，仿真结果正确。说明：Minute十位和个位分别用BCD码表示，时间为59分时Minute=01011001，转化为十进制正好为图中的893、从23:59:59到00:00:00由图可知当Second从59变为0的时候Minute从89变为0，同时Hour也从35变为0，方正结果正确。说明：与Minute同理，当时间是23点时Hour=00100011，转化为十进制正好为图中的354、校时（AdjHrkey和AdjMinkey均置1）由图可知调时调分按键拨动后，每来一个脉冲Hour和Minute的地址就会增1，Second不受控制故脉冲来的同时，地址也会增1。Hour和Minute