数字时钟课程设计报告.docx
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数字时钟课程设计报告.docx
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数字时钟课程设计报告
郑州航空工业管理学院
EDA技术及应用课程设计说明书
2013届电子信息工程专业1313084班级
题目数字时钟设计
学号131308424
姓名
指导教师
二О一五年6月26日
一、数字时钟原理
一个完整的时钟应由三部分组成:
秒脉冲发生电路、计数显示部分和时钟调整部分。
1.1秒脉冲发生电路原理:
一个时钟的准确与否主要取决于秒脉冲的精确度。
为了保证计时准确我们对系统时钟48MHz进行了48000000分频,从而得到1Hz的秒脉冲。
1.2计数显示部分原理:
显示部分是用数码管LED实现的,这里使用的是共阳极的数码管如图所示8个数码管,其中左边两个数码管用来显示时的个位和十位、中间的显示分的个位和十位、最右边两个显示分的个位和十位。
1.3时钟调整部分原理:
校时电路里定义key[0]、key[1]和k3、k4用于控制时钟的计时开始、清零和调整功能中的时的加1、分的加1处理,从而完成对现在的时间调整。
本实验电路校时电路在此完成了暂停、清零、时调整和分调整。
二、数字时钟硬件设计
芯片图
程序的调试工作都是在电脑上完成的,通过程序的输入、原理图的建立、管脚分配、编译、仿真、再下载到芯片进行运行。
R26、R27、R2、R29、R30、R31、R3、R33、限流电阻,电路中采用共阳极连接的七段数码管,通过程序的控制扫描驱动来显示时钟的时-分-秒。
程序中的按键设定为K1暂停、K2清零、K3调时、K4调分。
元件清单:
元件
参数
个数
电阻(R1-R10)
10k
10
电阻(R11)
50Ω
1
电阻(R12-R25)
1K
14
电阻(R26-R33)
200Ω
8
独石电容(C1-C7)
104
6
电解电容(C7)
10uF/50V
1
按键(S1-S7)
弹式
4
三极管(Q1-Q8)
S9013
9
晶振
X0-105BHC
1
芯片
EPM7064AEL144
1
三、数字时钟的Verilog实现:
管脚的分配:
程序:
moduleclock(clk,key,k3,k4,dig,seg)//模块名clock
inputclk,k3,k4,;//输入时钟
input[1:
0]key;//输入按键
output[7:
0]dig;//数码管选择输出引脚
output[7:
0]seg;//数码管段输出引脚
reg[7:
0]seg_r;//定义数码管输出寄存器
reg[7:
0]dig_r;//定义数码管选择输出寄存器
reg[3:
0]disp_dat;//定义显示数据寄存器
reg[24:
0]count;//定义计数寄存器
reg[23:
0]hour;//定义现在时刻寄存器
regsec,keyen;//定义标志位
reg[1:
0]dout1,dout2,dout3;//寄存器
wire[1:
0]key_done;//按键消抖输出
assigndig=dig_r;//输出数码管选择
assignseg=seg_r;//输出数码管译码结果
//秒信号产生部分
always@(posedgeclk)//定义clock上升沿触发
begin
count=count+1'b1;
if(count==25'd24000000)//0.5S到了吗?
begin
count=25'd0;//计数器清零
sec=~sec;//置位秒标志
end
end
//按键消抖处理部分
assignkey_done=(dout1|dout2|dout3);//按键消抖输出
always@(posedgecount[17])
begin
dout1<=key;
dout2<=dout1;
dout3<=dout2;
end
always@(negedgekey_done[0])
begin
keyen=~keyen;//将琴键开关转换为乒乓开关
end
//数码管动态扫描显示部分
always@(posedgeclk)//count[17:
15]大约1ms改变一次
begin
case(count[17:
15])//选择扫描显示数据
3'd0:
disp_dat=hour[3:
0];//秒个位
3'd1:
disp_dat=hour[7:
4];//秒十位
3'd2:
disp_dat=4'ha;//显示"-"
3'd3:
disp_dat=hour[11:
8];//分个位
3'd4:
disp_dat=hour[15:
12];//分十位
3'd5:
disp_dat=4'ha;//显示"-"
3'd6:
disp_dat=hour[19:
16];//时个位
3'd7:
disp_dat=hour[23:
20];//时十位
endcase
case(count[17:
15])//选择数码管显示位
3'd0:
dig_r=8'b11111110;//选择第一个数码管显示
3'd1:
dig_r=8'b11111101;//选择第二个数码管显示
3'd2:
dig_r=8'b11111011;//选择第三个数码管显示
3'd3:
dig_r=8'b11110111;//选择第四个数码管显示
3'd4:
dig_r=8'b11101111;//选择第五个数码管显示
3'd5:
dig_r=8'b11011111;//选择第六个数码管显示
3'd6:
dig_r=8'b10111111;//选择第七个数码管显示
3'd7:
dig_r=8'b01111111;//选择第八个数码管显示
endcase
end
always@(posedgeclk)
begin
case(disp_dat)
4'h0:
seg_r=8'hc0;//显示0
4'h1:
seg_r=8'hf9;//显示1
4'h2:
seg_r=8'ha4;//显示2
4'h3:
seg_r=8'hb0;//显示3
4'h4:
seg_r=8'h99;//显示4
4'h5:
seg_r=8'h92;//显示5
4'h6:
seg_r=8'h82;//显示6
4'h7:
seg_r=8'hf8;//显示7
4'h8:
seg_r=8'h80;//显示8
4'h9:
seg_r=8'h90;//显示9
4'ha:
seg_r=8'hbf;//显示-
default:
seg_r=8'hff;//不显示
endcase
if((count[17:
15]==3'd2)&sec)
seg_r=8'hff;
end
//计时处理部分
always@(negedgesecornegedgekey_done[1])//计时处理
begin
if(!
key_done[1])//是清零键吗?
begin
hour=24'h0;//是,则清零
end
elseif(keyen)//是暂停吗
begin
if(!
k3)
begin
if(hour[23:
16]==8'd35)
begin
hour[19:
16]=0;
hour[23:
20]=0;
end
else
begin
if(hour[19:
16]==9)
begin
hour[19:
16]<=0;
hour[23:
20]<=hour[23:
20]+1;
end
else
hour[19:
16]<=hour[19:
16]+1;
end
end
elseif(!
k4)
begin
if(hour[11:
8]==9)
begin
hour[11:
8]<=0;
if(hour[15:
12]==5)
hour[15:
12]<=0;
else
hour[15:
12]<=hour[15:
12]+1;
end
else
hour[11:
8]=hour[11:
8]+1;
end
end
else
begin
hour[3:
0]=hour[3:
0]+1'b1;//秒加1
if(hour[3:
0]==4'ha)
begin
hour[3:
0]=4'h0;
hour[7:
4]=hour[7:
4]+1'b1;//秒的十位加一
if(hour[7:
4]==4'h6)
begin
hour[7:
4]=4'h0;
hour[11:
8]=hour[11:
8]+1'b1;//分个位加一
if(hour[11:
8]==4'ha)
begin
hour[11:
8]=4'h0;
hour[15:
12]=hour[15:
12]+1'b1;//分十位加一
if(hour[15:
12]==4'h6)
begin
hour[15:
12]=4'h0;
hour[19:
16]=hour[19:
16]+1'b1;//时个位加一
if(hour[19:
16]==4'ha)
begin
hour[19:
16]=4'h0;
hour[23:
20]=hour[23:
20]+1'b1;//时十位加一
end
if(hour[23:
16]==8'h24)
hour[23:
16]=8'h0;
end
end
end
end
end
end
endmodule
三、课程设计总结
在完成了本次课程设计后感想与收获颇多,我了解的数字时钟的基本原理,并添加了一些简单的校时功能,在原有的程序基础上进行了一些修改,使程功能更加完善。
从本次课程设计中获得了很多,增强了动手实验能力,对quartus2这个工具软件也有了更深的了解。
总之,在本次设计中积累了经验,学习了新的知识。
成绩指导教师签名
指导教师评
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