专用集成电路设计大作业多功能时钟设计Word格式.docx

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4]流水灯式依次点亮以模仿电台播音

（频率为1HZ）

59分59秒时led灯led[3]点亮频率为10HZ

特色部分stopwatch

可储存记忆10组59分59秒99内时间数据的秒表。

可显示记录的数据个数和对应顺序

精确到1/100秒

设有swo（秒表模式开启键）————K3

swp（暂停键）————————L3

scrl（数据控制键）——————B4

Ncr（清零复位键）——————A7

counter（记录数据键）————M4

-（数据加键）————————C11

+（数据减键）————————G12

Switch（显示切换键）---------------P11

3代码分析top_clock

总共分为顶层和底层

●顶层top.v

计时部分：

调用底层模块10位计数器6位计数器3位计器

4*6=24位寄存器cnt[23:

0]

Cnt[3:

0]second0cnt[7:

4]second1

Cnt[11:

8]minute0cnt[15:

12]minute1

Cnt[19:

16]hour0cnt[23:

20]hour1

校时部分：

设计为信号选择器ad=1时为计时模式，信号为校时信号

ad=0时为正常计时模式

数据显示部分：

设有切换switch端

数码管扫描自动扫描1KHZ

4*8=32位寄存器

Temp[31:

0]

分为校时模式显示ad=1set=0swo=0------------cnt

闹钟设置模式显示ad=0set=1swo=0------------cnt1

秒表计时模式显示ad=0set=0swo=1------------cnt2

正常走时模式显示其余----------------------------------cnt

●底层部分

计数器counter10.vcounter6.vcounter3.v

//counter10.v（0~9）

modulecounter10（en,ncr,clk,q）;

inputen,ncr,clk;

output[3:

0]q;

reg[3:

always@（posedgeclk）

begin

if（ncr）q<

=4'

d0;

//ncr=0时，异步清零

elseif（~en）q<

=q;

//EN=0，暂停计数

elseif（q==4'

b1001）q<

b0000;

elseq<

=q+1;

//计数器加1

end

endmodule

闹钟设定模块bell.vcnt1代码见附录

仿电台报时radio.v代码见附录

秒表stopwatch.vcnt2代码见附录

4实验内容及步骤

（1）创建工程命名为top_clock

（2）选择BASYS2型号并完成创建

（3）新建verilogmodule文件命名为top

（3）添加完整代码

完整代码见附录

（4）检查语法直至通过

双击Synthesize—XST

（5）创建时钟信号约束即CLK

（6）创建管脚约束双击

管脚设置为

管脚分布

a[0]-a[3]---------K14F12J12M13数码管扫描信号

adj[0]—adj[3]--G12C11M4A7校时及闹钟设定及秒表按钮

led[0]-----led[7]--M5M11P7P6N5N4P4G1led灯

segs[0]---segs[6]-L14H12N14N11P12L13M12数码管

rcrlF3仿电台播报开关

scrl--B4秒表显示切换开关

bcrlN3闹铃开关

setE2闹钟设定按钮

adG3校时按钮

switchP11显示切换按钮

swoK3秒表开关

swpL3秒表暂停开关

CLKB8时钟信号50MHz

（7）逻辑综合

（8）下载到BASYS2板上

打开bit文件下载到板子上

在板子上试验

1。

正常走时模式

Switch=1时显示分分：

秒秒

Switch=0时显示时时：

分分

2。

手动校时模式ad=1set=0swo=0

3，闹钟设定和开关模式

（brcl）N3->

闹铃（led灯）开关闹铃响时M11M5亮灯以10MHZ闪烁

闹铃设定ad=0set=1swo=0

设置方法和校时方法共用键（A7M4C11G12）

方法相同

4，秒表模式ad=0set=0swo=1

（swp）暂停键低电平有效

A7清零键（包括数据清零）

M4记录数据键每按一次记录一个时间数据（59分59秒99以内）

可记录10组数据并可显示当前数据的序号

Switch=0时[][][][]

^^^^

显示C数据序号分分

Switch=1时[][][][]

秒秒0.1秒0.01秒

（5）实验结果的测试和仿真

仿真波形如下：

Counter10

Counter6

Counter3

Bell

Radio

实验结果及说明：

（1）正常走时模式

分分；

（2）手动校时模式ad=1set=0swo=0

使ad=1,每按一下[][][][]switch=1,每按一下循环加一（分分秒秒）

A7M4C11G12

[][][][]A7M4C11G12

switch=0,每按一下循环加一（时时分分）

例如设定为20:

12:

08

（3）闹钟设定和开关模式

（4）秒表模式ad=0set=0swo=1

C11（—）数据减键序号循环减一最小为1

G12（+）数据加键序号循环加一最大为9

序号即为数据记录的顺序

（5）其他按法皆为正常走时模式

6实验总结与感想

通过多功能时钟的设计过程，我深刻的感觉到复杂电路设计的思路和方法特别重要，好的方法不仅省时省力，也可使程序运行更稳定快速高效。

此次的多功能时钟分为好几个大的模块，

怎样能恰当好处的连接这些模块是需要经验的，通过这次试验我也初步积累到了一些经验：

端口尽量不要太多，能调用模块尽量调用，可省时省力，模块与模块之间尽量独立，但又要设置好端口之间的连接，中间变量不宜过多，但适当的中间变量省下不好麻烦。

例如我就设置啦显示的中间变量temp【31:

0】

通过不同的模式转换将不同的值赋给temp变量，这样显示的代码就可重复使用。

与此同时，在设计中也还有值得改进的地方，就是按钮使用过多，操作方法显得有些复杂，可以进一步优化改进。

遇到的最主要的问题：

秒表设计模块中的1/100秒在数码管上无法正常快速显示（由于led灯的余辉效应造成）

记录数据时的准确度也就下降，人们正常按键时间或大于0.01秒所以秒表的十分位为准确位百分位不准确

7参考文献

【1】《Veriloghdl与数字asic设计基础》8.4和8.5（罗杰主编）

（8）附录（源代码）

moduletop（set,ad,swo,swp,switch,bcrl,rcrl,scrl,,clk,adj,segs,a,led

）;

inputad,set,swo,bcrl,rcrl,scrl,swp,switch,clk;

//定义输入端口

input[3:

0]adj;

output[6:

0]segs;

//数码管

0]a;

//扫描输出

output[7:

0]led;

//led灯

reg[6:

//shumaguan

reg[31:

0]temp;

wire[23:

0]cnt;

//走时模式和校时模式临时变量

0]cnt1;

//闹钟模式临时变量

wire[31:

0]cnt2;

//秒表模式临时变量

//使能信号

initialbegin

a=4'

b1110;

end//chushihua

wireeno,enp1,enp2,enp3,enp4,enp5;

in50MHz_out1Hzu0（clk,cp1）;

//输出频率1HZ

in50MHz_out1kHzu7（clk,cp2）;

//输出频率1kHZ扫描信号

in50MHz_out10Hzu8（clk,cp3）;

//输出频率10HZ

in50MHz_out100Hzu12（clk,cp4）;

//100Hz

counter10u1（en0,0,cp,cnt[3:

0]）;

//second个位计数

counter6u2（enp1,0,cp,cnt[7:

4]）;

//second十位计数

counter10u3（enp2,0,cp,cnt[11:

8]）;

//minutes个位计数

counter6u4（enp3,0,cp,cnt[15:

12]）;

//minutes十位计数

counter10u5（enp4,0,cp,cnt[19:

16]）;

//hours个位计数

counter3u6（enp5,0,cp,cnt[23:

20]）;

//hours十位计数

bellu9（switch,set,bcrl,adj,cp3,cnt,cnt1,led[1:

//闹钟模块

radiou10（rcrl,cnt[15:

0],cp1,cp3,led[7:

3]）;

//仿真报时模块

stopwatchu11（swo,scrl,swp,adj,cp4,cp3,cnt2）;

//秒表模块

assigncp=ad?

cp3:

cp1,

en0=（~ad）|（switch&

adj[0]）,

enp1=~ad?

（cnt[3:

0]==4'

h9）:

（adj[1]&

switch）,//产生second十位计数使能信号

enp2=~ad?

（cnt[7:

4]==4'

d5）&

d9）:

（adj[0]&

switch==0）,//产生minutes个位计数使能信号

enp3=~ad?

（enp2&

（cnt[11:

8]==4'

d9））:

switch==0）,//产生

minutes十位计数使能信号

enp4=~ad?

（enp3&

（cnt[15:

12]==4'

d5））:

（adj[2]&

switch==0）,//产生hours个位计数使能信号

enp5=~ad?

（enp4&

cnt[19:

16]==4'

（adj[3]&

switch==0）,//产生hours十位计数使能信号

led[2]=0;

always@（adorsetorswo）//显示模式选择

if（（~ad）&

set&

（~swo））begintemp[15:

0]<

=cnt1[15:

0];

temp[31:

16]<

=cnt1[23:

8];

end

elseif（（~ad）&

（~set）&

swo）temp<

=cnt2;

elsebegintemp[15:

=cnt;

=cnt[23:

always@（posedgecp2）//扫描信号循环变化

if（a==4'

b1110）a<

b1101;

//J12

elseif（a==4'

b1101）a<

b1011;

//M13

b1011）a<

b0111;

//k14

elsea<

//F12

always@（posedgecp2）//数码管显示译码

if（switch==1'

b0）

b1110）

begin

case（temp[19:

16]）

4'

d0:

segs<

=7'

b1000000;

4'

d1:

b1111001;

d2:

b0100100;

d3:

b0110000;

d4:

b0011001;

d5:

b0010010;

d6:

b0000010;

d7:

b1111000;

d8:

b0000000;

d9:

b0010000;

defaultsegs<

b1111111;

endcase

end

b1101）

case（temp[23:

20]）

4'

end

b1011）

case（temp[27:

24]）//hours个位

h0:

h1:

h2:

h3:

h4:

h5:

h6:

h7:

h8:

h9:

ha:

b0001000;

else

case（temp[31:

28]）//hours十位

hb:

b0000011;

hc:

b1000110;

elseif（switch==1）

beginif（a==4'

b1110）

case（temp[3:

0]）

endcase

b1101）

case（temp[7:

4]）

endcase

case（temp[11:

8]）

case（temp[15:

12]）

endcase

end

//counter10.v（0~9）

//ncr=0时，同步清零

//counter6.v（0~5）

modulecounter6（en,ncr,clk,q）;

=4