基于fpga的數(shù)字鐘課程設(shè)計

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文檔簡介

1、　　計算機與信息工程系　　《脈沖與數(shù)字電路》　　課程設(shè)計報告　　專業(yè) 通信工程 　　班級

2、 　　學(xué)號 　　姓名 　　報告完成日期 2011/06/24 　　指導(dǎo)教師 　　任務(wù)和設(shè)計要求設(shè)計

3、具有時、分、秒計數(shù)顯示，以24小時循環(huán)計時的時鐘電路，帶有清零和校準(zhǔn)功能；　　設(shè)計原理采用硬件描述語言Verilog 進(jìn)行編程，實現(xiàn)20MHZ晶振到1HZ的分頻；采用verilog語言實現(xiàn)數(shù)字表功能實現(xiàn)的各個模塊；通過各個模塊的代碼生成相應(yīng)的模塊原理圖；再將各個模塊生成的原理圖進(jìn)行疊加組成一個數(shù)字表系統(tǒng)；　　系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計的數(shù)字表有6個輸入，16個

4、輸出；6個輸入中，有一個是時鐘信號，開發(fā)板上的28號引腳輸入的50MHZ的時鐘信號；一個清零端，當(dāng)數(shù)字表正常顯示時，按下清零端可以實現(xiàn)數(shù)字鐘整體電路圖：　　各個模塊設(shè)計　　基于EP1C6Q240C8的數(shù)字鐘設(shè)計，有6個模塊組成：　　Fdiv分頻模

5、塊　　Control 模式選擇模塊　　Tune校正模塊　　Zoushi時間正常運行模塊　　Saomiao數(shù)碼管動態(tài)掃描模塊；　　DecoderBCD譯碼模塊；<p&g

6、t;　　Fdiv 模塊：　　功能：實現(xiàn)20MHZ的時鐘信號分成10KHZ的信號和1HZ的信號；　　輸入：clk為20MHZ的時鐘信號；　　輸出：f10000HZ 為10KH的時鐘信號；　　F1HZ 為1HZ的時鐘信號；</p

7、>　　Fdiv 模塊代碼：　　module fdiv(clk,f10000Hz,f1Hz);　　output f10000Hz,f1Hz;　　input clk;　　reg f10000Hz,f1Hz;<p

8、>　　integer CNT1=0,CNT2=0;　　always@(posedge clk)　　begin　　if(CNT1<1999)　　begin<

9、p>　　CNT1=CNT1+1;　　f10000Hz<=1'b0;　　end　　else　　begin<p&

10、gt;　　CNT1=0;　　f10000Hz<=1'b1;　　end　　end 　　always@(posedge f10000Hz)</

11、p>　　begin　　if(CNT2<9999)　　begin　　CNT2=CNT2+1;　　f1Hz<=1'b0;<

12、p>　　end　　else　　begin　　CNT2=0;　　f1Hz<=1'b1; </p&

13、gt;　　end　　end 　　endmodule　　fdiv 模塊波形仿真：　　由于實際的分頻波形仿真中，由于要將20MHZ的分成1H

14、Z的，需要將信號縮小20 000 000倍，因此，此處采用將20HZ的先分成10HZ，然后再將10HZ的分成1HZ的時鐘信號；在仿真中這樣整，在實際演示中再改下代碼，實現(xiàn)真正的20MHZ到1HZ的分頻；它們只是一個倍數(shù)關(guān)系而已；　　Control 模塊：　　功能：實現(xiàn)電子表的正常顯示及時間校正模式的轉(zhuǎn)換；　　輸

15、入：key 模式修改鍵，每來一個高電平，mode加一次。如果mode 的值為2，則mode被賦值為 1；　　Reset 復(fù)位鍵，如果reset 為 1，則mode 被賦值為0；　　輸出：mode 用于輸出到下一級模塊，進(jìn)行模式判斷；　　Control 模塊源代碼：　　mo

16、dule control(mode,key,reset);　　input key,reset;　　output[1:0] mode;　　reg[1:0] mode;　　always@(posedge key)

17、begin　　if(reset)　　begin 　　mode<=2'b00;　　end<p&g

18、t;　　else 　　begin　　mode<=mode+2'b01;　　if(mode==2)　　begin <

19、p>　　mode<=2'b00;　　end　　end　　end　　endmodule</p&g

20、t;　　Control 模塊波形仿真　　Tune 模塊　　功能：實現(xiàn)秒分時的校正；　　輸入：Mode 為模式選擇，mode為0時是正常顯示時間模式；mode 為1時，是秒、分、時加一模式。Mode為2時，是時分秒減一模式；&l

21、t;p>　　Ht為時調(diào)節(jié)輸入；　　mt為分調(diào)節(jié)輸入；　　St為秒調(diào)節(jié)輸入；　　輸出：Aa 為秒的個位；　　Ba 為秒的十位；　　Da 為分鐘的個位；<

22、;p>　　Ea 為分鐘的十位；　　Ga 為小時的個位；　　Ha 為小時的十位；　　Tune 調(diào)時模塊源代碼：　　module tune(mode,ht,mt,st,aa,ba,da,ea,ga,ha);　　input[1:

23、0] mode;　　input ht;　　input mt;　　input st;　　output[3:0] aa;

24、　　output[2:0] ba;　　output[3:0] da;　　output[2:0] ea;　　output[3:0] ga;　　output[1:0] ha;　　reg[3:0] aa,da,ga;

25、　　reg[2:0] ba,ea;　　reg[1:0] ha;　　always@(posedge st)　　begin　　if(mode==1)　　be

26、gin 　　aa<=aa+1;　　if(aa==9) 　　begin 　　ba<=ba+1;<p

27、>　　aa<=0; 　　end　　if(ba==5&&aa==9) 　　ba<=0;　　end</b

28、>　　else if(mode==2)　　begin 　　aa<=aa-1;　　if(aa==0) 　　begin <

29、/b>　　ba<=ba-1;　　aa<=9; 　　end　　if(ba==0&&aa==0) <

30、;p>　　ba<=5;　　end　　end　　always@(posedge mt)　　begin</

31、p>　　if(mode==1)　　begin 　　da<=da+1;　　if(da==9) 　　begin </p&g

32、t;　　ea<=ea+1;　　da<=0; 　　end　　if(ea==5&&da==9)

33、;　　ea<=0;　　end　　else if(mode==2)　　begin 　　da<=da-1;

34、　　if(da==0) 　　begin 　　ea<=ea-1;　　da<=9; 　　end

35、　　if(ea==0&&da==0) 　　ea<=5;　　end　　end　　always@(

36、posedge ht)　　begin　　if(mode==1)　　begin 　　ga<=ga+1;　　if(

37、ga==9) 　　begin 　　ha<=ha+1;　　ga<=0; 　　end&l

38、t;p>　　if(ha==2&&ga==3) 　　begin 　　ha<=0;　　ga<=0;　　end&

39、lt;/b>　　end　　else if(mode==2)　　begin 　　ga<=ga-1;　　if

40、(ga==0) 　　begin 　　ha<=ha-1;　　ga<=9;　　end&l

41、t;p>　　if(ga==0&&ha==0)　　begin　　ga<=3;　　ha<=2;　　end<

42、;/b>　　end　　end　　endmodule Tune 　　調(diào)時模塊仿真波形：　　Mode 為0 時

43、，ht,mt,st均不起作用；　　Mode 為1時，小時加到23，ht再來一個上升沿，小時變?yōu)?；　　Mode 為1時，秒、分加到59，st、mt再來一個上升沿，秒、分變成0；　　Mode 為2時，小時減到0，ht再來一個上升沿，小時變?yōu)?3；　　Mode 為2時，秒

44、、分減到0，st、mt再來一個上升沿，秒、分變成59；　　Zou shi模塊：　　功能：實現(xiàn)時間的正常顯示及校正顯示；　　正常顯示，當(dāng)秒加到59時，1HZ的脈沖信號CLK1再來一個上升沿，秒變?yōu)?，同時分加一；　　當(dāng)正常顯示時，復(fù)位端來一個上升沿的脈沖，顯示變成輸入端輸入

45、的數(shù)據(jù)；　　Mode 變成模式1時，顯示變成輸入端輸入的數(shù)據(jù)；　　Mode 變成模式2時，顯示變成輸入端輸入的數(shù)據(jù)；　　Sao miao模塊：　　功能：實現(xiàn)數(shù)碼管的動態(tài)掃描；　　輸入：clk10K 輸入10KHZ的時鐘信號作為數(shù)

46、碼管的動態(tài)掃描時鐘信號；　　a[3..0] 上一級輸出的秒的個位；　　b[2..0] 上一級輸出的秒的十位；　　c[3..0] 上一級輸出的分秒之間的標(biāo)志位；　　d[3..0] 上一級輸出的分的個位；　　e[2..0] 上一級輸出

47、的分的十位；　　f[2..0] 上一級輸出的秒的時分之間的標(biāo)志位；　　g[3..0] 上一級輸出的時的個位；　　h[2..0] 上一級輸出的時的個位；　　輸出：zx[3..0]數(shù)碼管將要顯示的4位BCD碼；　　Zw[7..0]八位

48、數(shù)碼管動態(tài)掃描輸出；　　Sao miao 數(shù)碼管掃描模塊源代碼：　　module saomiao(a,b,c,d,e,f,g,h,f10000HZ,zx,zw);　　input f10000HZ;　　input[3:0] a,d,g,c,f;<

49、;p>　　input[2:0] b,e;　　input[1:0] h;　　output[3:0] zx;　　output[7:0] zw;　　reg[3:0] zx;　　reg[7:0] zw;<

50、;p>　　reg[2:0] slip;　　always@(posedge f10000HZ)　　begin　　if(slip==100)　　slip<=4'b000;<

51、;b>　　else　　slip<=slip+1'b1;　　end　　always@(slip)　　begin　　c

52、ase(slip)　　4'd0:begin zw=8'b11111110;zx=a; end　　4'd1:begin zw=8'b11111101;zx=b; end　　4'd2:begin zw=8'b11111011;zx=c; end&

53、lt;p>　　4'd3:begin zw=8'b11110111;zx=d; end　　4'd4:begin zw=8'b11101111;zx=e; end　　4'd5:begin zw=8'b11011111;zx=f; end　　4'd6:beg

54、in zw=8'b10111111;zx=g; end　　4'd7:begin zw=8'b01111111;zx=h; end　　default:zw=8'bx;　　endcase

55、　end　　endmodule　　Sao miao 數(shù)碼管掃描模塊仿真波形：　　Zx顯示的是上一級輸出的4位BCD碼，此處是以十進(jìn)制的形式顯示的；　　Decoder 模塊：

56、　　功能：將上一級輸出的4為BCD碼轉(zhuǎn)換成數(shù)碼管能正常顯示的數(shù)據(jù)；　　輸入：zx[3..0]上一級輸出的4位BCD碼；　　輸出：seg[6..0]數(shù)碼管能正常顯示的數(shù)據(jù)；　　Decoder 譯碼模塊源代碼：　　module decoder(zx,seg);</p&g

57、t;　　input[3:0] zx;　　output[6:0] seg;　　reg[6:0] seg;　　always@(zx)　　begin　　cas

58、e(zx)　　4'b0000: seg<=7'b0111111;　　4'b0001: seg<=7'b0000110;　　4'b0010: seg<=7'b1011011;　　4

59、9;b0011: seg<=7'b1001111;　　4'b0100: seg<=7'b1100110;　　4'b0101: seg<=7'b1101101;　　4'b0110: seg<=7'b1111101;

60、　　4'b0111: seg<=7'b0000111;　　4'b1000: seg<=7'b1111111;　　4'b1001: seg<=7'b1101111;　　4'b1010: seg<=7'b100

61、0000;　　default:seg<=7'bx;　　endcase　　end　　endmodule

62、　Decoder 譯碼模塊仿真波形：　　輸入的4位BCD碼從0~10，則數(shù)碼管顯示0~9和一橫標(biāo)志位；　　系統(tǒng)調(diào)試與性能分析　　在第一次做好之后，下載到開發(fā)板里面，出現(xiàn)了問題，不能下載成功；最初認(rèn)為是下載器的驅(qū)動沒有安裝好，后來經(jīng)過認(rèn)真的分析是因為在選擇芯片的時候，選錯了芯片

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