基于VHDL的多功能数字钟的设计.doc

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1、电子钟设计1.摘要本实验是设计一个多功能数字钟，具有计时、校时、清零等简单功能，在计算机上运用QuartusII软件进行仿真调试，并下载到下载板上(ALTEAEPM7064SLI44-7)实现，通过开关来控制其主要的功能。关键字：QuartusII，电子钟,ALTEAEPM7064SLI44-7。2.实验设计要求与目的设计制作一个0秒0分—59秒59分的多功能计时器，设计要求如下：1.计时功能：完成0秒0分—59秒59分的计时功能。2.清零功能：在板上设置一个手动清零开关，通过它可以对电路实现实时的手动清零。3.校时功能：可随时对电路进行校时功能，并设置两个开关（a/b）控制。按下

2、a开关时（手不松开），数字时钟的秒钟数迅速增加（4HZ的时钟频率来驱动），并按60循环，计满60后再回00。按下b开关时（手不松开），数字时钟的分钟数迅速增加（4HZ的时钟频率来驱动），并按60循环，计满60后再回00。目的：掌握各类计数器；掌握多个数码管显示的原理与方法；掌握使用VHDL语言的设计思想；对整个系统的设计有一个了解。3.实验环境1.软件环境：QuartusII7.22.硬件环境：ALTEAEPM7064SLI44-74.设计原理框图译码显示清零电路计数电路校时电路5各功能实现原理整个数字钟的设计包括七个模块,分别为分频、清零、计时、校时、BCD编码、扫描、译码，各模

3、块的设计解决方案具体如下。5.1分频功能实现因为我们需要1HZ的频率来用来驱动秒计时器，而硬件提供的时钟频率是4HZ，所以我们要进行分频。分频的程序如下：process(clk4hz)----clk4hz为硬件提供的时钟频率4hzbeginifclk4hz'eventandclk4hz='1'thenifcount=3thencount:=0;clk1hz<='1';point<=clk1hz;---clk4hz分频后1hzelsecount:=count+1;clk1hz<='0';point<=clk1hz;-----时钟频率“clk4hz”跳变四次，clk1hz时钟频率跳一次

4、，实现分频。endif;endif;endprocess;5.2清零功能实现硬件上一共有四个开关，设置硬件上的一个开关为清零开关。当按下该开关时，时钟的显示全部为零。清零的程序如下：process(rst)beginifrst='0'then----这里我们设置了一个清零键“rst”当清零键为0状态时（即按下该清零键时），小时和分钟全部清零sec1<=0;----秒清零min1<=0;----分钟清零5.3计时功能实现计时功能可分为两部分来实现，依次设计分位、秒位的计数单元。计时程序如下：process(clk1hz,clear,sec,min)beginifclk1hz'even

5、tandclk1hz='1'then--分频后的时钟频率来驱动ifclear='1'then------当清零键状态为“1”时（即不按清零键），计时开始。ifsec=59thensec<=0;-----当数字时钟的秒钟为59时，即刻置为零ifmin=59thenmin<=0;-----当数字时钟的分钟为59时，即刻置为零elsemin<=min+1;-----当数字时钟的分钟没到59时，加1endif;elsemiao1<=miao1+1;当数字时钟的秒钟没到59时，加1endif;endif;endif;5.4校时功能实现对电路进行校时功能，设置两个开关（a/b）控制。按下a开关

6、时（手不松开），数字时钟的秒钟数迅速增加（4HZ的时钟频率来驱动），并按60循环，计满60后再回00。按下b开关时（手不松开），数字时钟的分钟数迅速增加（4HZ的时钟频率来驱动），并按60循环，计满60后再回00。校时程序如下：ifa='0'then-----设置调秒钟的开关aifsec=59thensec<=0;elsesec<=sec+1;endif;endif;ifb='0'then-----设置调分钟的开关bifmin=59thenmin<=0;elsemin<=min+1;endif;这里要说明下，调时间是用4HZ的时钟频率来驱动，目的是为了调得更快些，但也不会因为过快而

7、调不准。5.5BCD编码功能实现这里我们将十进制转化为二进制，因为时钟计的数是十进制，所以我们要将十进制转成二进制。编码功能程序如下：process(min)-----分钟的BCD编码begincaseminiswhen0

8、10

9、20

10、30

11、40

12、50=>qml<="0000";----当分钟的低位为0时，编码为“0000”when1

13、11

14、21

15、31

16、41

17、51=>qml<="0001";---当分钟的低位为1时，编码为“0001”when2

18、12

19、22

20、32

21、42