数字系统课程设计报告.doc

xx学院 数字系统课程设计报告书 课题名称 基于FPGA的数字钟设计 院 系 信息工程学院 姓名学号 xx 专业班级 信息工程、信工121 指导教师 xx 设计时间 2013-2014学年第2学期15、16周 2014年 06月 18 日 目 录 摘要………………………………………………………………………………1 1设计目的………………………………………………………………………2 2设计内容及要求………………………………………………………………2 3系统整体方案及设计原理……………………………………………………2 4各模块电路设计与实现………………………………………………………2 4.1 分频模块设计与实现……………………………………………………2 4.2 计数器模块设计与实现…………………………………………………4 4.3 1602显示驱动模块设计与实现…………………………………………6 5系统仿真及硬件下载…………………………………………………………15 5.1系统仿真…………………………………………………………………15 5.2硬件下载…………………………………………………………………21 6设计总结………………………………………………………………………24 参考文献…………………………………………………………………………24 摘要:本设计为一个多功能的数字钟具有时、分、秒计数显示功能以24小时循环计数，采用EDA技术以硬件描述语言VerilogHDL为系统逻辑描述手段设计文件在QUARTUS II工具软件环境下采用自顶向下的设计方法由各个基本模块共同构建了一个基于FPGA的数字钟。 系统主芯片采用EP2C5T144C8由时钟模块、控制模块、计时模块、数据译码模块、显示以及报时模块组成。经编译和仿真所设计的程序在可编程逻辑器件上下载验证本系统能够完成时、分、秒的分别显示由按键输入进行数字钟的清零功能。 本设计采用的VerilogHDL是一种全方位的硬件描述语言具有极强的描述能力能支持系统行为级、寄存器传输级和逻辑门级三个不同层次的设计支持结构、数据流、行为三种描述形式的混合描述、覆盖面广、抽象能力强因此在实际应用中越来越广泛。 而FPGA是特殊的ASIC芯片与其他的ASIC芯片相比它具有设计开发周期短、设计制造成本低、开发工具先进、标准产品无需测试、质量稳定以及可实时在线检测等优点。 钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、定时启闭电路等都是以钟表数字化为基础的。 因此研究数字钟及扩大其应用有着非常现实的意义。关键词:　FPGA　 QuartusⅡ VerilogHDL　 数字钟 1、课程实习目的 电子实习是电类各专业教学中的重要实习环节，是加强专业知识、提高动手能力和激发创新意识的重要途径。通过该次实习，学生应掌握逻辑电路的分析和综合设计能力，了解常用中规模集成电路的基本知识，培养学生如何利用所学知识解决实际问题的能力，为后续专业课的学习、参加电子设计大赛以及实际工作打下扎实的基础。 设计内容与要求 2.1设计基本要求 a.设计一个具有“时”、“分”、“秒”显示的计时器,（23时59分59秒）。 b.“秒电路”、“分电路”均为00—59的六十进制计数、译码、显示电路； c. “时电路”为00—23的二十四进制计数、译码、显示电路； 2.2发挥部分 a.具有闹钟系统和整点报时功能； b.具有校时、校分、校秒功能，校时时不能产生进位。 3、系统整体方案及设计原理 数字钟的设计是由软件和硬件相配合使用而实现的，通过FPGA控制实现时间显示与设置、秒表、闹钟、日期显示与设置诸多功能。 其原理框图如图3-1所示: 图3-1 数字钟原理框图 分频模块可以将晶振产生的4MHz的时钟信号分成适合时钟模块的1Hz信号。时钟模块由两个六十进制计数器和一个二十四进制计数器组成，分别对应秒分时。当计时到23时59分59秒时，再来一个计数脉冲，则计时器清零，重新开始计数。驱动模块驱动程序运行。通过Verilog语言编程来实现各个模块的功能，再通过Quartus II软件来画图连接，仿真并生成可下载文件，然后在显示器上显示。 4、各模块电路设计与实现 4.1、分频模块设计与实现 点击菜单“File→New”，在Design Files页中选择Verilog HDL File，为工程