基于vhdl多功能电子钟设计说明书.doc

数字系统课程设计报告 课程设计题目：基于vhdl语言的电子钟 组员：陈洪彬，麦俊辉，缪超 课程设计要求： 设计一个用4位数码管显示的电子钟，包括整点报时，闹钟功能，4按键输入 采用 VHDL 语言描述系统功能，并在 QUARTUS II 工具软件中进行仿真，下载到 EDA 实验进行验证。编写设计报告，要求包括方案选择、程序代码清单、调试过程、测试结果及心得体会。 一、软硬件资源分析 实验室提供了Altera公司的cyclone系列EP1C6Q240C8实验开发板，该开发板提供了四个自由按键，八个发光LED，蜂鸣器，四个七段数码管，四位拨码开关等等硬件资源。我们所设计的数字钟用到了四个自由按键用于对显示的选择，对设置时间的选择，还有用于用于设置时间时的加一操作，四个七段数码管用于显示，蜂鸣器用于整点报时和闹钟，还有四个发光LED用于判断自由按键的通断。以下列表对数字钟中用到的硬件资源进行说明： 硬件名称 程序中的标识符 开发板中的标号 对应芯片中管脚数 功能 操作方式 备注 EP1C6Q240C8 ---------- ---------- ---------- ---------- ---------- Alter公司Cyclone系列 发光LED Led1 LED[0] P_113 Key1in按下时点亮 ---------- 指示作用 发光LED Led2 LED[1] P_114 Key2in按下时点亮 ---------- 指示作用 发光LED Led3 LED[2] P_115 Key3in按下时点亮 ---------- 指示作用 发光LED Led4 LED[3] P_116 Key4in按下时点亮 ---------- 指示作用 蜂鸣器 Speak beep P_124 当低电平时发声 当低电平时发声 指示作用 自由按键 Key1in Key0 P_125 确定工作状态（见下表） 长按一下 脉冲来时改变，消抖 自由按键 Key2in Key1 P_126 确定工作状态（见下表） 长按一下 脉冲来时改变，消抖 自由按键 Key3in Key2 P_127 确定工作状态（见下表） 长按一下 脉冲来时改变，消抖 自由按键 Key4in Key3 P_128 修改时间时加一，停止闹钟 长按一下 脉冲来时改变，消抖 七段数码管 dout,selout 7LED1_C1~C3 P_168 P_169 P_170 P_173 显示正常时间及修改状态 动态扫描法实现显示 四个数码管全用 总体设计框图： 操作说明： 按键 状态 Key4out Key3out Key2out Key1out 实现功能 上升沿 1 0 0 修改小时（时钟） 上升沿 1 1 0 修改分钟（时钟） 上升沿 1 0 1 修改小时（闹钟） 上升沿 1 1 1 修改分钟（闹钟） X（0或1） 0 1 0 显示时分（时钟） x 0 0 0 显示分秒（时钟） x 0 0 1 显示时分（闹钟） x 0 1 1 显示分（闹钟） 注：1.key3的1表示修改，0表示显示； Key1的1表示闹钟，0表示时钟； Key2则是‘时-分’切换 或者 ‘时分-分秒 ’切换。 各模块介绍 （1） 分频器 在数字钟的设计中，采用了内部提供的 50MHz 全局时钟，将其分频率后产生一个接近 1Hz 秒时钟 clk一个 Hz 左右的时钟clkclk1作用是：每秒产生一个脉冲，触发“秒”的累加。clk2作用是：在修改状态下通过判断clk2的电平值来决定数码管的亮灭。clk3作用是：作为扫描频率刷新数码管的示数。具体做法是令clk不断产生50MHz的方波，同时clk作为累加器的触发源。当累加器累计到一定数目时，使clk1,clk2,clk3,clk4的电平发生跳转，从而输出不同频率的方波。 设计要点：例如要产生20000Hz,即周期50us。50,000,000/20000=2500，即使50MHz的晶振频率作为累加触发源，累计到1250个方波则使clk4状态反转。 程序： LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; ENTITY distribu1 IS PORT( clk:IN STD_LOGIC;--晶振时钟 clk1: BUFFER STD_LOGIC; --1Hz,用于秒的增加 clk2: BUFFER STD_LOGIC;--2Hz,用于修改时间的闪烁 clk3: BUFFER STD_LOGIC