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EDA课程设计时钟
2021-01-01 10:32:46 ℃
EDA 课程设计
姓名:
学号:
班级:自动化
设计题目 多功能数字钟电路设计 设计任务及要求 多功能数字钟应该具有的功能有:显示时—分—秒、小时和分钟可调等基本功能。整个钟表的工作应该是在1Hz信号的作用下进行,这样每来一个时钟信号,秒增加1秒,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,小时的范围为0~23时。
在实验中为了显示的方便,由于分钟和秒钟显示的范围都是从0~59,所以可以用一个3位的二进制码显示十位,用一个四位的二进制码(BCD码)显示个位,对于小时因为他的范围是从0~23,所以可以用一个2位的二进制码显示十位,用一个4位的二进制码(BCD码)显示个位。
实验中由于七段码管是扫描的方式 显示,所以虽然时钟需要的是1Hz时钟信号,但是扫描需要一个比较高频率的信号,因此为了得到准确的1Hz信号,必须对输入的系统时钟50Mhz进行分频。
调整时间的按键用按键模块的S1和S2,S1调节小时,每按下一次,小时增加一个小时;S2调整分钟,每按下一次,分钟增加一分钟。另外用S8按键作为系统时钟复位,复位后全部显示00—00—00。
三.基于Verilog HDL语言的电路设计、仿真与综合 (一)顶层模块 本程序采用结构化设计方法,将其分为彼此独立又有一定联系的三个模块,如图1所示:
图1:顶层结构框图 (二)子模块
1.分频器 分频器的作用是对50Mhz的系统时钟信号进行分频,得到频率为1000hz的信号,作为显示器的输入信号。
源程序如下:
module fenpin(input
CP, output
CPout
);
reg CPout; reg [31:0] Cout; reg CP_En;
always @(posedge CP )
//将50MHz分频为1kHz
begin
Cout <= (Cout == 32'd50000) ? 32'd0 : (Cout + 32'd1);
CP_En <= (Cout == 32'd50000) ? 1'd1 : 1'd0;
CPout <= CP_En;
end endmodule 功能仿真波形如图2所示(以五分频为例):
2.控制器和计数器
控制器的作用是,调整小时和分钟的值,并能实现清零功能。计数器的作用是实现分钟和秒钟满60进1,小时则由23跳到00。当到达59分55秒的时候,LED灯会闪烁来进行报时。因为控制器和计数器的驱动信号频率均为1Hz,故从分频器输出的信号进入控制器后,要进行二次分频,由1Khz变为1Hz。
if(Clk_En) begin if(R1==1) begin if(Hour<24) Hour=Hour+1; if(Hour==24) begin Hour=0; end R1=0; end if(R2==1) begin if(Minute<60) Minute=Minute+1; if(Minute==60) begin Minute=0; if(Hour<24) Hour=Hour+1; if(Hour==24) begin Hour=0; End end R2=0; end if(Second<60) Second=Second+1; if(Second==60) begin Second=0; if(Minute<60) Minute=Minute+1;
源程序如下:
module kongzhiqi( CPout,S1,S2,RET, Hour,Minute,Second,LED );
input CPout,S1,S2,RET;
output [5:0] Hour; output [5:0] Minute; output [5:0] Second; output LED;
reg [5:0] Hour; reg [5:0] Minute; reg [5:0] Second; reg R1; reg R2,R8,LED; reg [10:0] Cout; reg Clk_En;
always@(posedge CPout) begin if(S1==0) begin R1=1; end if(S2==0) begin R2=1; end if(RET==0) begin R8=1; end Cout=(Cout==32'd1000)?32'd0:(Cout + 32'd1); Clk_En=(Cout==32'd1000)?1'd1:1'd0; LED=1; end else LED=0; if(R8==1)//清零 begin Hour=0; Minute=0; Second=0; R8=0; end
end
end endmod if(Minute==60) begin Minute=0; if(Hour<24) Hour=Hour+1; if(Hour==24) begin Hour=0; end end end if((Minute==59)&&(Second>55))
begin if(LED==1) LED=0; else
功能仿真波形如图3所示:
3.显示器 显示器的作用是将时—分—秒的值在数码管上依次显示出来。从分频器输出的1Khz的信号作为数码管的扫描信号。SEL 表示三个数码管选择位,它的取值表示八个数码管,从左至右依次是111~000。LEDGA表示七段数码管,它的取值决定特定位数上显示的数字。
源程序如下:
4'b0000:
Led = 7'b0111_111;
4'b0001:
Led = 7'b0000_110;
4'b0010:
Led = 7'b1011_011;
4'b0011:
Led = 7'b1001_111;
4'b0100:
Led = 7'b1100_110;
4'b0101:
Led = 7'b1101_101;
4'b0110:
Led = 7'b1111_101;
4'b0111:
Led = 7'b0000_111;
4'b1000:
Led = 7'b1111_111;
4'b1001:
Led = 7'b1101_111;
default:
Led = 7'b0000_000;
endcase
if(SEL==3'b100)
Led=7'b1000_000;
if(SEL==3'b011)
case(shiwei2) 4'b0000:
Led = 7'b0111_111;
4'b0001:
Led = 7'b0000_110;
4'b0010:
Led = 7'b1011_011;
4'b0011:
Led = 7'b1001_111;
4'b0100:
Led = 7'b1100_110;
module xianshi(
CPout,Hour,Minute, Second,SEL,LEDAG );
input CPout; input
Hour,Minute, Second; output SEL,LEDAG;
reg [2:0] SEL; reg [6:0] Led; reg [3:0] shi1,ge1,shi2,ge2,shi3,ge3;
always @(posedge CPout )
begin
shiwei1=Hour/10;
gewei1=Hour%10;
shiwei2=Minute/10;
gewei2=Minute%10;
shiwei3=Second/10;
gewei3=Second%10;
if(SEL==3'b110)
case(shiwei1)
4'b0000:
Led = 7'b0111_111;
4'b0001:
Led = 7'b0000_110; 4'b0010:
Led = 7'b1011_011;
4'b0011:
Led = 7'b1001_111;
4'b0100:
Led = 7'b1100_110;
4'b0101:
Led = 7'b1101_101;
4'b0110:
Led = 7'b1111_101;
4'b0111:
Led = 7'b0000_111; 4'b1000:
Led = 7'b1111_111;
4'b1001:
Led = 7'b1101_111;
default:
Led = 7'b0000_000;
endcase
if(SEL==3'b101)
case(gewei1)
default:
Led = 7'b0000_000;
endcase
if(SEL==3'b111) case(gewei3) 4'b0000:
Led = 7'b0111_111; 4'b0001:
Led = 7'b0000_110; 4'b0010:
Led = 7'b1011_011; 4'b0011:
Led = 7'b1001_111; 4'b0100:
Led = 7'b1100_110; 4'b0101:
Led = 7'b1101_101; 4'b0110:
Led = 7'b1111_101; 4'b0111:
Led = 7'b0000_111; 4'b1000:
Led = 7'b1111_111; 4'b1001:
Led = 7'b1101_111;
default:
Led = 7'b0000_000; endcase SEL = SEL + 3'd1; end assign
LEDAG=Led;
endmodule
4'b0101:
Led = 7'b1101_101; 4'b0110:
Led = 7'b1111_101;
4'b0111:
Led = 7'b0000_111; 4'b1000:
Led = 7'b1111_111; 4'b1001:
Led = 7'b1101_111;
default:
Led = 7'b0000_000; endcase
if(SEL==3'b010)
case(gewei2)
4'b0000:
Led = 7'b0111_111;
4'b0001:
Led = 7'b0000_110; 4'b0010:
Led = 7'b1011_011;
4'b0011:
Led = 7'b1001_111; 4'b0100:
Led = 7'b1100_110;
4'b0101:
Led = 7'b1101_101;
4'b0110:
Led = 7'b1111_101;
4'b0111:
Led = 7'b0000_111;
4'b1000:
Led = 7'b1111_111; 4'b1001:
Led = 7'b1101_111;
default:
Led = 7'b0000_000;
endcase
if(SEL==3'b001)
Led=7'b1000_000; if(SEL==3'b000)
case(shiwei3)
4'b0000:
Led = 7'b0111_111; 4'b0001:
Led = 7'b0000_110; 4'b0010:
Led = 7'b1011_011; 4'b0011:
Led = 7'b1001_111; 4'b0100:
Led = 7'b1100_110; 4'b0101:
Led = 7'b1101_101; 4'b0110:
Led = 7'b1111_101; 4'b0111:
Led = 7'b0000_111; 4'b1000:
Led = 7'b1111_111; 4'b1001:
Led = 7'b1101_111;
总结体会 这次课程设计虽然只有短短的四天,但我的收获却很大。通过这次实习,我掌握了EDA设计的基本流程(即设计输入—编译—调试—仿真—下载),领会了自顶而下结构化设计的优点,并具备了初步的EDA程序设计能力。
我感觉,这个程序最难的地方在于顶层模块的设计,因为顶层模块需要将各个子模块按照电路原理有机地结合起来,这需要扎实的理论功底,而这正是我所欠缺的。相比而言,子模块的设计就容易多了,因为Verilog语言和C语言有很多相似之处,只要明白了实验原理,就不难完成,水平的高下只体现在程序的简洁与否。Verilog源程序的编写很容易出现错误,这就需要耐心的调试。因为很多情况下,一长串的错误往往是由一个不经意的小错误引起的。当程序屡调屡错的时候,最好和其他同学沟通交流一下,他们不经意的一句话,就可能给我启发,使问题迎刃而解。
这次实习,给我感触最深的还是行为态度问题。人的能力有大有小,但只要端正态度,不抛弃,不放弃,任何人都能取得令自己满意的成绩。在此,我由衷的感谢在这次课程设计中给了我巨大帮助的老师和同学们!
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