数字电路课程设计电子数字钟+闹铃.docx
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数字电路课程设计电子数字钟+闹铃
数字电路课程设计电子数字钟+闹铃
数字电路课程设计院系:
专业:
电子信息工程姓名:
学号:
完成日期:
2021数字钟的设计一、系统功能概述、系统实现的功能:
1、具有“时”、“分”、“秒”的十进制数字显示。
2、具有手动校时、校分、校秒的功能。
3、有定时和闹钟功能,能够在设定的时间发出闹铃声。
4、能进行整点报时。
从59分50秒起,每隔2秒发一次低音“嘟”的信号,连续5次,最后一次为高音“嘀”的信号。
、各项设计指标:
1、显示部分采用的6个LED显示器,从高位至低位分别显示时、分、秒。
2、有一个设置调闹钟定时时间、正常时间的按钮,选择调的对象。
3、有三个按钮分别调时、分、秒的时间。
4、有一个按钮用作开启/关闭闹铃。
5、另外需要两个时钟信号来给系统提供脉冲信号,使时钟和闹钟正常工作,分别为1Hz、1kHz的脉冲。
二、系统组成以及系统各部分的设计1、系统结构描述//要求:
系统结构描述,各个模块的功能描述;
系统的顶层文件:
1、顶层文件图:
2、各模块的解释:
、7个输入量clk_1khz、clk_1hz、key_slt、key_alarm、sec_set、min_set、hour_set:
其中clk_1khz为闹铃模块提供时钟,处理后能产生“嘟”、“嘀”和变化的闹铃声音;
clk_1hz为计时模块提供时钟信号,每秒计数一次;
key_slt选择设置对象:
定时或正常时间;
key_alarm能够开启和关闭闹铃;
sec_set、min_set、hour_set用于设置时间或定时,与key_slt相关联。
各按键输出为脉冲信号。
、CNT60_A_SEC模块:
这个模块式将clk_1hz这个时钟信号进行60进制计数,并产生一个分钟的触发信号。
该模块能将当前计数值实时按BCD码的格式输出。
将该输出接到两位LED数码后能时时显示秒的状态。
通过alarm_clk可以选择设置对象为时间还是定时值。
在设置时间模式上,key上的一个输入脉冲可以将clk的输入信号加一。
在设置定时模式上,key上的脉冲只修改定时值,不影响时间脉冲clk的状态。
同时该模块具有两个输出口out_do、out_di来触发整点报时的“嘟”、“嘀”声音。
、CNT60_A_MIN模块:
这个模块式将CNT60_A_SEC的输出信号进行60进制计数,并产生一个时位的触发信号。
该模块能将当前计数值实时按BCD码的格式输出。
将该输出接到两位LED数码后能时时显示分的状态。
通过alarm_clk可以选择设置对象为时间还是定时值。
在设置时间模式上,key上的一个输入脉冲可以将clk的输入信号加一。
在设置定时模式上,key上的脉冲只修改定时值,不影响时间脉冲clk的状态。
同时该模块具有三个输出口out_do、out_di、out_alarm来触发整点报时的“嘟”、“嘀”、闹铃声音。
、CNT24_A_HOUR模块:
这个模块式将CNT60_A_MIN的输出信号做24进制计数。
该模块能将当前计数值实时按BCD码的格式输出。
将该输出接到两位LED数码后能时时显示时的状态。
通过alarm_clk可以选择设置对象为时间还是定时值。
在设置时间模式上,key上的一个输入脉冲可以将clk的输入信号加一。
在设置定时模式上,key上的脉冲只修改定时值,不影响时间脉冲clk的状态。
同时该模块具有一个输出口out_alarm来触发整点报时的闹铃声音。
、PWM_OUT模块:
该模块为PWM产生模块,通过EN可开启和关闭PWM输出。
模块根据CLK信号二分频产生的高低音,并组合,能输出三种声音状态——“嘟”、“嘀”、闹铃。
而该三种声音要被秒、分、时的输出触发才能输出PWM。
系统各个模块的VHDL程序:
、CNT60_A_SEC模块:
程序源代码如下:
libraryieee;useieee.std_logic_1164.all;useieee.std_logic_unsigned.all;entitycnt60_a_secisport;--显示输出秒的低位qout_sh:
outstd_logic_vector;--显示输出秒的高位co:
outstd_logic;--进位输出,触发分计数模块out_do:
outstd_logic;--在整点报时中输出“嘟”触发信号out_di:
outstd_logic--在整点报时中输出“嘀”触发信号);end;architectureaofcnt60_a_secissignalqout2_l:
std_logic_vector;signalqout2_h:
std_logic_vector;signalalarm_l:
std_logic_vector;signalalarm_h:
std_logic_vector;signalclk1,clk2,tclk,aclk,ac_slt:
std_logic;beginprocess--当该端口输入一个脉冲时,修改设置模式:
时间调整或闹铃模式切换beginifalarm_clk'eventandalarm_clk='1'thenifac_slt='0'then--如果为定时模式,将改为闹铃模式ac_slt='1';elseac_slt='0';endif;endif;endprocess;process--根据设置模式,处理key上的脉冲信号beginifac_slt='0'then--时间调整模式aclk='0';ifclk='1'andkey='1'then--clk=1则tclk=0,通过挖洞方式添加一个脉冲tclk='0';elsifclk='0'andkey='1'then--clk=0,则tclk=1,产生一个高电平,添加一脉冲tclk='1';elsetclk=clk;endif;elsifac_slt='1'then--闹铃调整模式tclk=clk;aclk=key;--key上的脉冲直接修改闹铃定时值endif;endprocess;process--60进制计数,个位、十位放在两个临时变量中,表示秒的状态beginifclr='1'then--clearingworksatthestateofhighvoltageqout2_l=“0000“;qout2_h=“0000“;elsiftclk'eventandtclk='1'thenifenb='1'then--enableworksathighvoltageifqout2_l=“1001“andqout2_h=“0101“thenqout2_l=“0000“;--afullmodeiscompletedandacarryoutisgeneratedqout2_h=“0000“;elsifqout2_l=“1001“thenqout2_l=“0000“;qout2_h=qout2_h+1;elseqout2_l=qout2_l+1;--inprocessofcountingendif;endif;endif;endprocess;process--修改闹铃的定时值beginifclr='1'then--clearingworksatthestateofhighvoltagealarm_l=“0000“;alarm_h=“0000“;elsifaclk'eventandaclk='1'thenifenb='1'then--enableworksathighvoltageifalarm_l=“1001“andalarm_h=“0101“thenalarm_l=“0000“;--afullmodeiscompletedandacarryoutisgeneratedalarm_h=“0000“;elsifalarm_l=“0101“thenalarm_l=“0000“;alarm_h=alarm_h+1;elsealarm_l=alarm_l+1;--inprocessofcountingendif;endif;endif;endprocess;process--产生进位,显示时间或闹铃定时值beginifqout2_l=“0000“andqout2_h=“0000“thenco='1';elseco='0';endif;ifac_slt='0'then--显示时间qout_sl=qout2_l;qout_sh=qout2_h;else--显示定时值qout_sh=alarm_h;qout_sl=alarm_l;endif;endprocess;process--根据秒的状态输出“嘟”、“嘀”触发信号beginifqout2_h=“0101“thenifqout2_l=“0000“thenout_do='1';elsifqout2_l=“0010“thenout_do='1';elsifqout2_l=“0100“thenout_do='1';elsifqout2_l=“0110“thenout_do='1';elsifqout2_l=“1000“thenout_do='1';elseout_do='0';endif;elsifqout2_h=“0000“thenifqout2_l=“0000“thenout_di='1';out_do='0';elseout_di='0';endif;elseout_do='0';out_di='0';endif;endprocess;end;、CNT60_A_MIN模块:
libraryieee;useieee.std_logic_1164.all;useieee.std_logic_unsigned.all;entitycnt60_a_minisport;--显示输出分的低位qout_mh:
outstd_logic_vector;--显示输出分的高位co:
outstd_logic;--进位输出,触发时计数模块out_alarm:
outstd_logic;--闹铃触发信号,时间到后输出高电平触发闹铃out_do,out_di:
outstd_logic--在整点报时中输出“嘟”“嘀”触发信号);end;architectureaofcnt60_a_minissignalqout2_l:
std_logic_vector;signalqout2_h:
std_logic_vector;signalalarm_l:
std_logic_vector;signalalarm_h:
std_logic_vector;signalclk1,clk2,tclk,aclk,ac_slt:
std_logic;beginprocess--当该端口输入一个脉冲时,修改设置模式:
时间调整或闹铃模式切换beginifalarm_clk'eventandalarm_clk='1'thenifac_slt='0'then--如果为定时模式,将改为闹铃模式
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