数字电路时钟设计verilog语言编写.doc

电子线路设计与测试实验报告一、实验名称多功能数字钟设计二、 实验目的1.掌握可编程逻辑器件的应用开发技术设计输入、编译、仿真和器件编程；2.熟悉一种EDA软件使用；3.掌握Verilog设计方法；4.掌握分模块分层次的设计方法；5.用Verilog完成一个多功能数字钟设计。三、 设计内容及要求1基本功能 具有“秒”、“分”、“时”计时功能，小时按24小时制计时。 具有校时功能，能对“分”和“小时”进行调整。2.扩展功能 仿广播电台正点报时。在59分51秒、53秒、55秒、57秒发出低音512Hz信号，在59分59秒时发出一次高音1024Hz信号，音响持续1秒钟，在1024Hz音响结束时刻为整点。 定时控制，其时间为23时58分。3.选做内容 任意时刻闹钟（闹钟时间可设置）。 自动报整点时数。四系统框图与说明数字钟框图1.数字钟电路系统由主体电路和扩展电路两大部分所组成。主体电路主体电路2.秒计数器计满60后向分计数器进位，分计数器计满60后向小时计数器进位，小时计数器按照“24进制”规律计数。3.计数器的输出经译码器送显示器。五 设计步骤1.列写多功能数字钟设计-层次结构图2.拟定数字钟的组成框图，在Max+Plus II软件中，使用Verilog语言输入，采用分层次分模块的方法设计电路；3.设计各单元电路并进行仿真；4.对数字钟的整体逻辑电路图，选择器件，分配引脚，进行逻辑综合；5.下载到Cyclone II FPGA实验平台上，实际测试数字钟的逻辑功能。六Verilog代码/24进制时钟, 具有计时、校时、仿广播电台正点报时、固定时刻定时，任意时刻闹钟等功能module clock_main(LED_Hour,LED_Minute,LED_Second,Alarm,CP_1KHz,Jsh_Min_key,Jsh_Hour_key,Set_Hour_key,Set_Min_key,Show,Ctrl_Bell);input CP_1KHz;/定义输入时钟input Jsh_Min_key,Jsh_Hour_key;/定义校时按键input Set_Hour_key,Set_Min_key;/定义闹钟定时按键input Show; /定义显示模式按键input Ctrl_Bell;/定义闹钟铃声控制output 7:0LED_Hour,LED_Minute,LED_Second;/定义输出变量wire 7:0LED_Hour,LED_Minute,LED_Second;/定义输出变量类型wire 7:0Hour,Minute,Second; wire 7:0Set_Hour_Out,Set_Min_Out;wire Out_1Hz,Out_500Hz;/定义分频模块输出变量类型reg Alarm_Ring,Alarm_Clock_1KHz;/定义仿广播电台报时和固定时刻定时铃声output Alarm;/蜂鸣器输入supply1Vdd;wire Alarm_Clock;/任意时刻闹钟闹铃wire MinL_EN,MinH_EN,Hour_EN;/定义中间变量类型/分频fre_dividerFD0(Out_1Hz,Out_500Hz,Vdd,Vdd,CP_1KHz);/正常计时counter10 U1(.Q(Second3:0),.nCR(Vdd),.EN(Vdd),.CP(Out_1Hz);counter6 U2(.Q(Second7:4),.nCR(Vdd),.EN(Second3:0=4h9),.CP(Out_1Hz);assignMinL_EN=Jsh_Min_key?Vdd:(Second=8h59);assign MinH_EN=(Jsh_Min_key&(Minute3:0=4h9)|(Minute3:0=4h9)&(Second=8h59);counter10 U3(.Q(Minute3:0),.nCR(Vdd),.EN(MinL_EN),.CP(Out_1Hz);counter6 U4(.Q(Minute7:4),.nCR(Vdd),.EN(MinH_EN),.CP(Out_1Hz);assign Hour_EN=Jsh_Hour_key?Vdd:(Minute=8h59)&(Second=8h59);counter24 U5(Hour7:4,Hour3:0,Vdd,Hour_EN,Out_1Hz);/仿广播电台正点报时baoshi BS1(Alarm_Ring,Minute,Second,Out_500Hz,CP_1KHz);/在59分51秒、53秒、55秒、57秒发出低音512Hz信号，在59分59秒时发出一次高音1024Hz信号，音响持续1秒钟，在1024Hz音响结束时刻为整点/固定时刻定时always (Hour or Minute or Second)/所定时刻为23时58分，蜂鸣器发出低音1KHz信号，持续5秒钟if (Hour=8h23&Minute=8h58)case (Second)8h00,8h01,8h02,8h03,8h04:Alarm_Clock_1KHz=CP_1KHz;default Alarm_Clock_1KHz=1b0;endcaseelse Alarm_Clock_1KHz=1b0;/任意时刻闹钟setclock SC1(Alarm_Clock,Set_Hour_Out,Set_Min_Out,Hour,Minute,Second,Set_Hour_key,Set_Min_key,CP_1KHz,Out_500Hz,Out_1Hz,Ctrl_Bell);/响铃assign Alarm=Alarm_Ring|Alarm_Clock_1KHz|Alarm_Clock;/数码管显示选择Choice_2to1 CU1(LED_Hour,Show,Set_Hour_Out,Hour);/Show为高电平时，显示闹钟所定时刻；为低电平时，显示正常计时Choice_2to1 CU2(LED_Minute,Show,Set_Min_Out,Minute);Choice_2to1 CU3(LED_Second,Show,8h00,Second);Endmodule/*分频模块，获得500Hz低频1Hz时钟源*modulefre_divider(Out_1Hz,Out_500Hz,nCR,EN,In_1KHz);input nCR,EN,In_1KHz;output Out_1Hz,Out_500Hz;supply1Vdd;wire Out_1Hz,Out_500Hz; wire 11:0Qn;/定义中间变量类型wire EN1,EN2; counter10 DU1(.Q(Qn3:0),.nCR(nCR),.EN(EN),.CP(In_1KHz); counter10 DU2(.Q(Qn7:4),.nCR(nCR),.EN(EN1),.CP(In_1KHz); counter10 DU3(.Q(Qn11:8),.nCR(nCR),.EN(EN2),.CP(In_1KHz);assign EN1= (Qn3:0=4d9);assign EN2= (Qn7:4=4d9)&(Qn3:0=4d9);assign Out_500Hz=Qn0; assign Out_1Hz=Qn11;endmodule/*模10计数器*module counter10(Q,nCO,nCR,EN,CP);inputCP,nCR,EN;output3:0Q;outputnCO;reg3:0Q;always(posedge CP or negedgenCR)beginif(nCR)Q=4d9)Q= 4d0;else Q=Q+1d1;endelse Q=Q;endassignnCO=(Q3&Q0);endmodule/*模6计数器*module counter6(Q,nCO,nCR,EN,CP);inputCP,nCR,EN;output3:0Q;outputnCO;reg3:0Q;always(posedge CP or negedgenCR)beginif(nCR)Q=4d0;else if(EN) beginif(Q=4d5)Q= 4d0;else Q=Q+1d1;endelse Q=Q;endassignnCO=(Q2&Q0);endmodule/*模60计数，用来构成分、秒计数*module counter60(Qnt,CO,nCR,EN,CP);inputCP,nCR,EN;output 7:0Qnt;output CO;wire 7:0Qnt;counter10 U0(Qnt3:0,nCO_10,nCR,EN,CP);counter6 U1(Qnt7:4,nCO_6,nCR,Qnt3:0=4d9,CP);assign CO=(Qnt7:4=4d5)&(Qnt3:0=4d9);endmodule/*模24计数器*module counter24(CntH,CntL,nCR,EN,CP);inputCP,nCR,EN;output3:0CntH,CntL;reg 3:0CntH,CntL;always (posedge CP or negedgenCR)beginif(nCR) CntH,CntL=8h00;else if(EN) CntH,CntL2)|(CntL9)|(CntH=2)&(CntL=3)CntH,CntL=8h00;else if(CntH=2)&(CntL3)beginCntH= CntH;CntL= CntL+1b1;endelse if(CntL=9)beginCntH= CntH+1b1;CntL = 4b0000;endelsebeginCntH= CntH;CntL= CntL+1b1;endendendmodule/*仿广播电台正点报时*modulebaoshi(Alarm_Ring,Minute,Second,_500Hz,_1KHz); input 7:0 Minute,Second;/定义输入变量input _500Hz,_1KHz; output Alarm_Ring;/定义输出变量regAlarm_Ring;/定义输出变量类型always(Minute or Second)if(Minute=8h59)case (Second) 8h51, 8h53, 8h55, 8h57:Alarm_Ring=_500Hz; /在59分51秒、53秒、55秒、57秒发出低音512Hz信号 8h59:Alarm_Ring=_1KHz; /在59分59秒时发出一次高音1024Hz信号default:Alarm_Ring=1b0;endcaseelseAlarm_Ring=1b0;Endmodule/*任意时刻闹钟*module setclock(Alarm_Clock,Set_Hour_Out,Set_Min_Out,Hour,Minute,Second,Set_Hour_key,Set_Min_key,_1KHz,_500Hz,_1Hz,Ctrl_Bell);inputSet_Hour_key,Set_Min_key;inputCtrl_Bell;input 7:0Hour,Minute,Second;outputAlarm_Clock;output 7:0Set_Hour_Out,Set_Min_Out;wire 7:0Set_Hour_Out,Set_Min_Out;wireAlarm_Clock;input _1KHz,_500Hz,_1Hz;supply1Vdd;wireHourH_EQU,HourL_EQU,MinH_EQU,MinL_EQU;wireTime_EQU; counter60 SU1(.Qnt(Set_Min_Out),.nCR(Vdd),.EN(Set_Min_key),.CP(_1Hz); /实现闹钟分钟的设定 counter24 SU2(Set_Hour_Out7:4,Set_Hour_Out3:0,Vdd,Set_Hour_key,_1Hz); /实现闹钟小时的设定comparator SU4(HourH_EQU,Set_Hour_Out7:4,Hour7:4); comparator SU5(HourL_EQU,Set_Hour_Out3:0,Hour3:0); comparator SU6(MinH_EQU,Set_Min_Out7:4,Minute7:4);comparator SU7(MinL_EQU,Set_Min_Out3:0,Minute3:0); assignTime_EQU=(HourH_EQU&HourL_EQU&MinH_EQU&MinL_EQU); assign Alarm_Clock=Ctrl_Bell?(Time_EQU& (Second0=1b1)&_500Hz)|(Second0=1b0)&_1KHz):1b0;endmodule/*比较器*module comparator(EQU,A,B); /比较器，如果A和B相等时，则输出为1input 3:0 A,B;output EQU;assign EQU=(A=B);endmodule/*二选一