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文档简介
江苏科技大学电子信息学院数字电子技术实验课 程 设 计 报 告指导老师 : 李绍鹏学 院: 电子信息学院班 级: 11403022学生(学号): 孙磊(1140302219)目 录课题一 数字电子钟课题二 交通灯控制逻辑电路设计(注:由于Quartusii 9.0不支持中文输入,但支持中文复制,所以以下代码文字说明均为后期制作)课题一 数字电子钟任务:用文本法设计一个能显示时、分、秒的数字电子钟要求:1.设计由20mhz有源晶振电路产生标准信号的单元电路; 2.时为0023六十进制计数器,分、秒为0059六十进制计数器; 3.能够显示出时、分、秒; 4.具有清零,调节分钟的功能; 5.模拟钟摆功能; 6.具有整点报时功能,整点报时的同时声响电路发出叫声; 7.对时、分、秒单元电路进行仿真并记录。本文利用Verilog HDL语言自顶向下的设计方法设计多功能数字钟,并通过仿真和下载,实现其基本功能。1 顶层文件 module top(CLK,SET,EN,RE, /CLK=20M HZ SET调节分钟LED_5,OUT,QH1,QH0,QM1,QM0,QS1,QS0); input CLK,SET,RE,EN; output OUT; /OUT报时 output 3:0 QH1,QH0,QM1,QM0,QS1,QS0; output 4:0 LED_5; wire clk1khz,clk250hz,clk1hz,m1,b2,b3,b4; wire 5:0 s1,m2,h3;/-分频- Div u1(CLK,EN,RE,14d6384,clk1khz); Div u2(clk1khz,EN,RE,14d16382,clk250hz); Div u3(clk1khz,EN,RE,14d15884,clk1hz); /-秒s1计数 ,产生分进位m1- counter u4(clk1hz,EN,RE,6d59,m1,s1); BCDturn u5(s1,QS1,QS0); /-分m2计数,产生时进位b3- counter u6(b2,EN,RE,6d59,b3,m2); BCDturn u7(m2,QM1,QM0); /-时h3计数,产生进位b4- counter u8(b3,EN,RE,6d23,b4,h3); BCDturn u9(h3,QH1,QH0); /-模拟钟摆- led_ u10(CLK,LED_5); /-整点报时- baoshi u11(QM1,QM0,QS1,QS0,OUT);/-b2调节分钟- assign b2=SET?SET:m1; endmodule2 分频模块module Div(CLK,EN,RE,d,Q); /给d赋初始值 input CLK,EN,RE; input 13:0 d; output Q; reg FULL,Q; reg 13:0 c; always(posedge CLK ) begin if(RE) begin c=d; FULL=0; end else if(EN) begin if(c=141b1) begin c=d; FULL=1; end else begin c=c+1; FULL=0; end end end always(posedge FULL) /得到占空比50%的分频信号 begin Q=Q; endendmodule3 计数模块module counter(CLK,EN,RE,C,FULL,Q); /EN=1时进行计数,RE=1时清零 input CLK,EN,RE; /C表示N进制,Q为计数结果 input 5:0 C; output 5:0Q; output FULL; reg 5:0Q; reg FULL; always(posedge CLK) begin if(RE) begin Q=0; FULL=0; end else if(EN) begin if(Q=C) begin Q=0; FULL=1; end else begin Q=Q+1; FULL=0; end end end endmodule4 BCD译码模块/由于计数使用的二进制,在输出时便需要进行译码,转换成大众所熟悉的十进制表示module BCDturn(indec,qh,ql); input 5:0 indec; output 3:0 qh,ql; reg 3:0 qh,ql; always(indec) begin case(indec)6d0:begin qh3:0=b0000;ql3:0=b0000;end6d1:begin qh3:0=b0000;ql3:0=b0001;end6d2:begin qh3:0=b0000;ql3:0=b0010;end6d3:begin qh3:0=b0000;ql3:0=b0011;end6d4:begin qh3:0=b0000;ql3:0=b0100;end6d5:begin qh3:0=b0000;ql3:0=b0101;end6d6:begin qh3:0=b0000;ql3:0=b0110;end6d7:begin qh3:0=b0000;ql3:0=b0111;end6d8:begin qh3:0=b0000;ql3:0=b1000;end6d9:begin qh3:0=b0000;ql3:0=b1001;end6d10:begin qh3:0=b0001;ql3:0=b0000;end6d11:begin qh3:0=b0001;ql3:0=b0001;end6d12:begin qh3:0=b0001;ql3:0=b0010;end6d13:begin qh3:0=b0001;ql3:0=b0011;end6d14:begin qh3:0=b0001;ql3:0=b0100;end6d15:begin qh3:0=b0001;ql3:0=b0101;end6d16:begin qh3:0=b0001;ql3:0=b0110;end6d17:begin qh3:0=b0001;ql3:0=b0111;end6d18:begin qh3:0=b0001;ql3:0=b1000;end6d19:begin qh3:0=b0001;ql3:0=b1001;end6d20:begin qh3:0=b0010;ql3:0=b0000;end6d21:begin qh3:0=b0010;ql3:0=b0001;end6d22:begin qh3:0=b0010;ql3:0=b0010;end6d23:begin qh3:0=b0010;ql3:0=b0011;end6d24:begin qh3:0=b0010;ql3:0=b0100;end6d25:begin qh3:0=b0010;ql3:0=b0101;end6d26:begin qh3:0=b0010;ql3:0=b0110;end6d27:begin qh3:0=b0010;ql3:0=b0111;end6d28:begin qh3:0=b0010;ql3:0=b1000;end6d29:begin qh3:0=b0010;ql3:0=b1001;end6d30:begin qh3:0=b0011;ql3:0=b0000;end6d31:begin qh3:0=b0011;ql3:0=b0001;end6d32:begin qh3:0=b0011;ql3:0=b0010;end6d33:begin qh3:0=b0011;ql3:0=b0011;end6d34:begin qh3:0=b0011;ql3:0=b0100;end6d35:begin qh3:0=b0011;ql3:0=b0101;end6d36:begin qh3:0=b0011;ql3:0=b0110;end6d37:begin qh3:0=b0011;ql3:0=b0111;end6d38:begin qh3:0=b0011;ql3:0=b1000;end6d39:begin qh3:0=b0011;ql3:0=b1001;end6d40:begin qh3:0=b0100;ql3:0=b0000;end6d41:begin qh3:0=b0100;ql3:0=b0001;end6d42:begin qh3:0=b0100;ql3:0=b0010;end6d43:begin qh3:0=b0100;ql3:0=b0011;end6d44:begin qh3:0=b0100;ql3:0=b0100;end6d45:begin qh3:0=b0100;ql3:0=b0101;end6d46:begin qh3:0=b0100;ql3:0=b0110;end6d47:begin qh3:0=b0100;ql3:0=b0111;end6d48:begin qh3:0=b0100;ql3:0=b1000;end6d49:begin qh3:0=b0100;ql3:0=b1001;end6d50:begin qh3:0=b0101;ql3:0=b0000;end6d51:begin qh3:0=b0101;ql3:0=b0001;end6d52:begin qh3:0=b0101;ql3:0=b0010;end6d53:begin qh3:0=b0101;ql3:0=b0011;end6d54:begin qh3:0=b0101;ql3:0=b0100;end6d55:begin qh3:0=b0101;ql3:0=b0101;end6d56:begin qh3:0=b0101;ql3:0=b0110;end6d57:begin qh3:0=b0101;ql3:0=b0111;end6d58:begin qh3:0=b0101;ql3:0=b1000;end6d59:begin qh3:0=b0101;ql3:0=b1001;enddefault:begin qh3:0=bx;ql3:0=bx;endendcaseendEndmodule5 模拟钟摆模块/该模块对20mhz的clk进行的分频,所得到的8hz(clk_8hz)用作5个LED的时钟脉冲module led_(clk,ledout);input clk;output4:0ledout;reg4:0ledout;reg12:0count0;reg clk_2khz,clk_8hz;reg6:0count4;reg2:0cnt1;always(posedge clk)beginif(count0=d5000) /5000begin clk_2khz=clk_2khz;count0=0;endelsebegincount0=count0+1;endendalways(posedge clk_2khz)beginif(count4=d125) /125beginclk_8hz=clk_8hz;count4=0;endelsebegincount4=count4+1;endendalways(posedge clk_8hz)beginif(cnt1=d7)begincnt1=d0;endelsebegincnt1=cnt1+1;endendalways(cnt1)begincase(cnt1)3d0:ledout4:0=5b10000;3d1:ledout4:0=5b01000;3d2:ledout4:0=5b00100;3d3:ledout4:0=5b00010;3d4:ledout4:0=5b00001;3d5:ledout4:0=5b00010;3d6:ledout4:0=5b00100;3d7:ledout4:0=5b01000;endcaseendendmodule6 整点报时模块/该模块在49:52,49:54,49:56,49:5800:00这6个秒段产生高电平,用作报时module baoshi(qmh,qml,qsh,qsl,OUT); input3:0 qmh,qml,qsh,qsl; output OUT; reg OUT;always( qmh or qml or qsh or qsl)begin if(qmh=4d5&qml=4d9&qsh=4d5&qsl=4d2)OUT=1;else if(qmh=4d5&qml=4d9&qsh=4d5&qsl=4d4)OUT=1;else if(qmh=4d5&qml=4d9&qsh=4d5&qsl=4d6)OUT=1;else if(qmh=4d5&qml=4d9&qsh=4d5&qsl=4d8)OUT=1;else if(qmh=4d5&qml=4d9&qsh=4d5&qsl=4d9)OUT=1;else if(qmh=4d0&qml=4d0&qsh=4d0&qsl=4d0)OUT=1;else OUT=0;endendmodule逻辑功能仿真结果:调节分钟:模拟钟摆:通过以上仿真,在实验板上进行测试,管脚锁定:实验最终测试运行良好,并通过验收。课题二 交通灯控制逻辑电路设计任务:用CPLD设计路口交通灯控制器要求:1.满足如下时序要求:南北方向红灯亮,东西方向绿灯亮;南北方向绿灯亮,东西方向红灯亮; 2.每一方向的红(绿)黄灯总共维持30秒; 3.十字路口要有时间显示,具体为:当某一方向绿灯亮时,置显示器为30秒,然后以每秒减一计数方式工作,直至减到数为4秒时,红绿灯熄灭,黄灯开始间隙闪耀4秒,减到零时,红绿灯交换,一次工作循环结束,进入下一步另一方向的工作循环; 4.红绿黄灯均采用发光二极管; 5.设计由晶振电路产生1Hz标准秒信号的单元电路; 6.要求对整体电路进行仿真,观察并记录下仿真波形; 7.东西方向或南北方向的绿灯亮变为红灯亮,中间需插入黄灯闪耀4秒过渡,而从红灯亮变为绿灯亮,不需要黄灯过渡,直接由红灯变为绿灯。文本文件:module traffic(qh,ql,clk,clr,enmergy,ra,ya,ga,rb,yb,gb);output ra,ya,ga,rb,yb,gb; /东西方向红(ra)黄(ya)绿(ga);南北方向红(rb)黄(yb)output3:0 qh,ql; /绿(gb) input clk,clr,enmergy; /enmergy 紧急信号,该信号有效时,所有交通灯皆显红灯reg1:0state,next_state;parameter state0=2b00,state1=2b01,state2=2b10,state3=2b11;reg clk_1khz,clk_1hz,clk_2hz;reg3:0 qh,ql;reg r1,r2,g1,g2,y1,y2;reg ra,ya,ga,rb,yb,gb;reg13:0count1;reg8:0count2,count3;reg a;reg4:0timer;always(posedge clk)beginif(count1=14d10000) /10000beginclk_1khz=clk_1khz;count1=0;endelsebegincount1=count1+1;endendalways(posedge clk_1khz)beginif(count2=9d500) /500beginclk_1hz=clk_1hz;count2=0;endelsebegincount2=count2+1;endif(count3=d250) /250beginclk_2hz=clk_2hz;count3=0;endelsebegincount3=count3+1;endendalways(posedge clk_1hz)beginif(clr)beginr1=0;y1=0;g1=0;r2=0;y2=0;g2=0;endelsebeginstate=next_state;case(state)state0:beginif(!enmergy)beginif(!a)begintimer=5d30;a=1;r1=0;y1=0;g1=1;r2=1;y2=0;g2=0;endelsebeginif(timer=1)beginnext_state=state1;a=0;timer=0;endelsetimer=timer-1;endendendstate1:beginif(!enmergy)beginif(!a)begintimer=5d4;a=1;r1=0;y1=1;g1=0;r2=1;y2=0;g2=0;endelsebeginif(timer=1)beginnext_state=state2;a=0;timer=0;endelsetimer=timer-1;endendendstate2:beginif(!enmergy)beginif(!a)begintimer=5d25;a=1;r1=1;y1=0;g1=0;r2=0;y2=0;g2=1;endelsebeginif(timer=1)beginnext_state=state3;a=0;timer=0;endelsetimer=timer-1;endendendstate3:beginif(!enmergy)beginif(!a)begintimer=5d4;a=1;r1=1;y1=0;g1=0;r2=0;y2=1;g2=0;endelsebeginif(timer=1)beginnext_state=state0;a=0;timer=0;endelsetimer=timer-1;endendendendcaseendendalways(enmergy,clk_1hz,r1,r1,g1,g1,y1,y2)beginif(enmergy)beginra=r1|enmergy;rb=r2|enmergy;ga=g1&enmergy;gb=g2&enmergy;ya=y1&enmergy;yb=y2&enmergy;endelsebeginra=r1;rb=r2;ga=g1;gb=g2;ya=y1;yb=y2;endendalways (timer)begincase(timer)5d0:begin qh3:0=4b0000;ql3:0=b0000;end5d1:begin qh3:0=4b0000;ql3:0=b0001;end5d2:begin qh3:0=4b0000;ql3:0=b0010;end5d3:begin qh3:0=4b0000;ql3:0=b0011;end5d4:begin qh3:0=4b0000;ql3:0=b0100;end5d5:begin qh3:0=4b0000;ql3:0=b0101;end5d6:begin qh3:0=4b0000;ql3:0=b0110;end5d7:begin qh3:0=4b0000;ql3:0=b0111;end5d8:begin qh3:0=4b0000;ql3:0=b1000;end5d9:begin qh3:0=4b0000;ql3:0=b1001;end5d10:begin qh3:0=b0001;ql3:0=b0000;end5d11:begin qh3:0=b0001;ql3:0=b0001;end5d12:begin qh
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