vhdl课程设计(电子钟+闹铃)()

1、数字钟-、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（小时从 00 23 ） 。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

2、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（或顶层文件）结构描述，各个模块（或子程序）的功能描述；系统的顶层文件：1、 顶层文件图：（见下页）2、 各模块的解释：（ 1 ） 、 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

3、 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_SE蟆块：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BC网的格式输出。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、 ou

4、t_di 来触发整点报时的 “嘟”、“ 嘀”声音。(3)、CNT60_A_MINII块：这个模块式将CNT60_A_SECJ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BCDB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

5、音。(4)、CNT24_A_HOUR块：这个模块式将CNT60_A_MIN勺输出彳B号做24进制计数。该模块能将当前 计数值实时按BC网的格式输出。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块：该模块为PWW生模块,通过EN可开启和关闭PWM1出。模块根据CLK 信号二分频产生的高低音，并组合，能

6、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。(二)系统各个模块的VHDL程序：(1)、CNT60_A_SE蟆块：程序源代码如下：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity cnt60_a_sec isport(clk,clr,enb: in std_logic;-clk：时钟输入信号，clr ：清零端，enb:使能端key: in std_logic;- 输入按键脉冲，调整闹铃定时或时间alarm_clk:in std_logic

7、;-1:alarm 0:clk - 设置模式选择：闹铃调节模式、时间调节模式qout_sl: out std_logic_vector(3 downto 0); -显示输出秒的低位qout_sh: out std_logic_vector(3 downto 0);-显示输出秒的高位co: out std_logic; -进位输出，触发分计数模块out_do: out std_logic;- 在整点报时中输出“嘟”触发信号out_di: out std_logic - 在整点报时中输出“嘀”触发信号);end;architecture a of cnt60_a_sec issignal qout

8、2_l:std_logic_vector(3 downto 0);signal qout2_h:std_logic_vector(3 downto 0);signal alarm_l:std_logic_vector(3 downto 0);signal alarm_h:std_logic_vector(3 downto 0);signal clk1,clk2,tclk,aclk,ac_slt: std_logic;beginprocess(alarm_clk) - 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beginif alarm_clk'event and a

9、larm_clk='1' thenif ac_slt='0' then-如果为定时模式，将改为闹铃模式ac_slt<='1'elseac_slt<='0'end if;end if;end process;process(key,clk,ac_slt)- 根据设置模式，处理key 上的脉冲信号beginif ac_slt='0' then - 时间调整模式aclk<='0'if clk='1' and key='1' then -clk=1则 tcl

10、k<=0 ，通过挖洞方式添加一个脉冲tclk<='0'elsif clk='0' and key='1' then -clk=0,则 tclk<=1, 产生一个高电平，添加一脉冲tclk<='1'elsetclk<=clk;end if;elsif ac_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end if;end process;process(tclk,clr,enb) -60 进制计数，个位

11、、十位放在两个临时变量中，表示秒的状态beginif clr='1' then-clearing works at the state of high voltageqout2_l<="0000"qout2_h<="0000"elsif tclk'event and tclk='1' thenif enb='1' then-enable works at high voltageif qout2_l="1001" and qout2_h="0101"

12、; thenqout2_l<="0000"-afull mode is completed and acarryout is generatedqout2_h<="0000"elsif qout2_l="1001" thenqout2_l<="0000"qout2_h<=qout2_h+1;elseqout2_l<=qout2_l+1;- in process of countingend if;end if;end if;end process;process(aclk,clr,en

13、b)-修改闹铃的定时值beginif clr='1' then-clearing works at the state of high voltagealarm_l<="0000"alarm_h<="0000"elsif aclk'event and aclk='1' thenif enb='1' then-enable works at high voltageif alarm_l="1001" and alarm_h="0101" thenal

14、arm_l<="0000"-afull mode is completed and acarryout is generatedalarm_h<="0000"elsif alarm_l="0101" thenalarm_l<="0000"alarm_h<=alarm_h+1;elsealarm_l<=alarm_l+1;- in process of countingend if;end if;end if;end process;process(qout2_l,qout2_h,ala

15、rm_l,alarm_h,alarm_clk)-产生进位, 显 示时间或闹铃定时值beginif qout2_l="0000" and qout2_h="0000" thenco<='1'elseco<='0'end if;if ac_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;end if;end process;pr

16、ocess(qout2_l,qout2_h) - 根据秒的状态输出“嘟”、 “嘀”触发信号beginif qout2_h="0101" thenif qout2_l="0000" thenout_do<='1'elsif qout2_l="0010" thenout_do<='1'elsif qout2_l="0100" thenout_do<='1'elsif qout2_l="0110" then out_do<=

17、9;1'elsif qout2_l="1000" then out_do<='1'elseout_do<='0'end if;elsif qout2_h="0000" thenif qout2_l="0000" thenout_di<='1'out_do<='0'elseout_di<='0'end if;elseout_do<='0'out_di<='0'end if;en

18、d process;end;、CNT60_A_MIN!块：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity cnt60_a_min isport(clr ：清零端，clk,clr,enb: in std_logic; -clkenb:使能端key: in std_logic; -输入按键脉冲，调整闹铃定时或时间alarm_clk: in std_logic; -1:alarm 0:clk- 设置模式选择：闹铃调节模式、时间调节模式qout_ml: out std_logic_vecto

19、r(3 downto 0); -显示输出分的低位qout_mh: out std_logic_vector(3 downto 0); -显示输出分的高位co: out std_logic; -进位输出，触发时计数模块out_alarm:out std_logic;-闹铃触发信号，时间到后输出高电平触发闹铃out_do,out_di:out std_logic-在整点报时中输出“嘟” “嘀”触发信号);end;architecture a of cnt60_a_min issignal qout2_l:std_logic_vector(3 downto 0);signal qout2_h:std

20、_logic_vector(3 downto 0);signal alarm_l:std_logic_vector(3 downto 0);signal alarm_h:std_logic_vector(3 downto 0);signal clk1,clk2,tclk,aclk,ac_slt: std_logic;beginprocess(alarm_clk) - 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beginif alarmclk'event and alarmclk='1' thenif acslt='0' then-如果

21、为定时模式，将改为闹铃模式ac_slt<='1'elseac_slt<='0'end if;end if;end process;process(key,clk,ac_slt) -根据设置模式，处理key 上的脉冲信号beginif acslt='0' then -时间调整模式aclk<='0'则 tclk<=0 ，通过挖洞方式添if clk='1' and key='1' then-clk=1加一个脉冲tclk<='0'则 tclk<=1, 产生

22、一个高elsif clk='0' and key='1' then-clk=0,电平，添加一脉冲tclk<='1'elsetclk<=clk;end if;elsif ac_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end if;end process;process(tclk,clr,enb)-60 进制计数，个位、十位放在两个临时变量中，表示分的状态beginif clr='1' then-clearing w

23、orks at the state of high voltageqout2_l<="0000"qout2_h<="0000"elsif tclk'event and tclk='1' thenif enb='1' then-enable works at high voltageif qout2_l="1001" and qout2_h="0101" thenqout2_l<="0000"-afull mode is completed

24、 andcarryout is generatedqout2_h<="0000"elsif qout2_l="1001" thenqout2_l<="0000"qout2_h<=qout2_h+1;elseqout2_l<=qout2_l+1;- in process of countingend if;end if;end if;end process;process(aclk,clr,enb) - 修改闹铃的定时值beginif clr='1' then-clearing works at

25、the state of high voltagealarm_l<="0000"alarm_h<="0000"elsif aclk'event and aclk='1' thenif enb='1' then-enable works at high voltageif alarm_l="1001" and alarm_h="0101" thenalarm_l<="0000"-a full mode is completed and ac

26、arryout is generatedalarm_h<="0000"elsif alarm_l="0101" thenalarm_l<="0000"alarm_h<=alarm_h+1;elsealarm_l<=alarm_l+1;- in process of countingend if;end if;end if;end process;process(qout2_l,qout2_h,alarm_l,alarm_h,alarm_clk) -产生进位, 显示时间或闹铃定时值of high voltageb

27、eginif qout2_l="0000" and qout2_h="0000" thenco<='1'elseco<='0'end if;if ac_slt='0' thenqout_ml<=qout2_l;qout_mh<=qout2_h;elseqout_mh<=alarm_h;qout_ml<=alarm_l;end if;end process;process(qout2_l,qout2_h,alarm_l,alarm_h)-判断定时值与时间值相等，输出闹铃触发

28、信号beginif qout2_l=alarm_l and qout2_h=alarm_h thenout_alarm<='1'elseout_alarm<='0'end if;end process;process(qout2_l,qout2_h) - 根据分的状态输出“嘟”、 “嘀”触发信号beginif qout2_l="1001" and qout2_h="0101" thenout_do<='1'elseout_do<='0'end if;if qout2_

29、l="0000" and qout2_h="0000" thenout_di<='1'elseout_di<='0'end if;end process;end;(3)、CNT24_A_HOUR块：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity cnt24_a_hour isport(clk,clr,enb: in std_logic; -clk：时钟输入信号，clr ：清零端，enb:使能端key:

30、 in std_logic; -输入按键脉冲，调整闹铃定时或时间alarm_clk: in std_logic;-1:alarm 0:clk- 设置模式选择：闹铃调节模式、时间调节模式qout_hl: out std_logic_vector(3 downto 0); -显示输出时的低位qout_hh: out std_logic_vector(3 downto 0); -显示输出时的高位co: out std_logic; -进位输出out_alarm:out std_logi- 闹铃触发信号输出);end;architecture a of cnt24_a_hour issignal qo

31、ut2_l:std_logic_vector(3 downto 0);signal qout2_h:std_logic_vector(3 downto 0);signal alarm_l:std_logic_vector(3 downto 0);signal alarm_h:std_logic_vector(3 downto 0);signal clk1,clk2,tclk,aclk,ac_slt: std_logic;beginprocess(alarm_clk) - 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beginif alarm_clk'event and

32、 alarm_clk='1' thenif ac_slt='0' then- 如果为定时模式，将改为闹铃模式ac_slt<='1'elseac_slt<='0'end if;end if;end process;process(key,clk,ac_slt) - 根据设置模式，处理key 上的脉冲信号beginif ac_slt='0' then - 时间调整模式aclk<='0'则 tclk<=0 ，通过挖洞方式添if clk='1' and key=

33、9;1' then-clk=1加一个脉冲tclk<='0'elsif clk='0' and key='1' then-clk=0,则 tclk<=1, 产生一个高电平，添加一脉冲tclk<='1'elsetclk<=clk;end if;elsif ac_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end if;end process;process(tclk,clr,enb)-24 进制计数，

34、个位、十位放在两个临时变量中，表示时的状态beginif clr='1' then-clearing works at the state of high voltageqout2_l<="0000"qout2_h<="0000"elsif tclk'event and tclk='1' thenif enb='1' then-enable works at high voltageif qout2_l="1001" thenqout2_l<="000

35、0"-afull mode is completed and acarryout is generatedqout2_h<=qout2_h+1;elsif qout2_l="0011" and qout2_h="0010" thenqout2_l<="0000"qout2_h<="0000"elseqout2_l<=qout2_l+1;- in process of countingend if;end if;end if;end process;process(aclk,clr,

36、enb) - 修改闹铃的定时值beginif clr='1' then-clearing works at the state of high voltagealarm_l<="0000"alarm_h<="0000"elsif aclk'event and aclk='1' thenif enb='1' then-enable works at high voltageif alarm_l="1001" thenalarm_l<="0000"

37、;-a full mode is completed and acarryout is generatedalarm_h<=qout2_h+1;elsif alarm_l="0011" and alarm_h="0010" thenalarm_l<="0000"alarm_h<="0000"elsealarm_l<=alarm_l+1;- in process of countingend if;end if;end if;end process;process(qout2_l,qout2_

38、h,alarm_l,alarm_h,alarm_clk) -产生进位, 显示时间或闹铃定时值of high voltagebeginif qout2_l="0000" and qout2_h="0000" thenco<='1'elseco<='0'end if;if ac_slt='0' thenqout_hl<=qout2_l;qout_hh<=qout2_h;elseqout_hh<=alarm_h;qout_hl<=alarm_l;end if;end proce

39、ss;process(qout2_l,qout2_h,alarm_l,alarm_h)- 定时值与时间值相等，则输出闹钟触发信号beginif qout2_l=alarm_l and qout2_h=alarm_h thenout_alarm<='1'elseout_alarm<='0'end if;end process;end;2、系统以及各个模块的仿真波形( 1 ) 、系统仿真波形：注：由于下面的模块仿真存在毛刺，导致系统的仿真图有一定的问题。、CNT60_A_SE蟆块：注：在50、 52、 54、 56、 58 处有嘟触发输出，00处有嘀触发输出等。(3)、CNT60_A_MIN1块：注：本图展示了按键调节时间值和定时值的仿真波形(部分仿真图)。注：该模块的仿真波形图，具有嘟、嘀声音触发输出，定时与时间相等时有闹铃触发输出等。（4）、CNT24_A_HOUR块注：该模块的仿真图，包含按键调整时间、定时值，闹钟触发输出等。（5）、PWM_O堆块（分三段剪切下来的