可编程逻辑器件数字钟

1、可编程逻辑器件及其应用 一 设计要求用Verilog HDL设计一个多功能数字钟基本功能描述：1. 时钟功能：包括时、分、秒的显示；2. 定时与闹钟功能：能在设定的时间发出闹铃音；3. 校时功能：能非常方便地对小时、分钟和秒进行手动调整以校准时间；4. 整点报时功能：每逢整点，产生“嘀嘀嘀嘀-嘟”，四短一长的报时音。二 仿真环境 用Modelsim进行编译和仿真，工程文件在clocknew1文件夹中。三 结果说明 此次设计实现了数字钟的基本功能，能够进行时分秒的计时，校准，能够整点报时，在设定的时间实现响铃功能。此次设计对各种功能进行了分模块设计，记数模块中，对秒位，分位进行60位记数，小时模

2、块进行24位记数；同时在记数模块中进行校准操作；报时模块里，每逢整点前的59分56秒、59分57秒、59分58秒、59分59秒，和整点时刻，发出“嘀嘀嘀嘀-嘟”的报时声；闹钟模块里，手动对数字钟进行定时，当数字钟的时刻与定时时刻相同时，ring=1发出响铃声。在以上各个功能的模块基础上，设置top顶层模块，将以上功能综合起来实现。为了验证数字钟的功能，编写测试testench模块，输入时钟#5 clk=clk，观察各个信号输出。四 仿真结果图1仿真整体效果图图2当reset键为0时，开始计数图3 秒位计数图4 分钟计数图5 小时位计数图6 整点报时功能图7 定时响铃功能图8 校时功能，校时使能

3、键为1，停止计数，校时图9 校时使能键为0，按校好的时间继续计数五 设计代码/顶层模块module top ( /input clk,reset012,dssl,dssh,dsml,dsmh,dshl,dshh,dingshi, ksec,kmin,khour,cntsec,cntmin,cnthour, /output sl,sh,ml,mh,hl,hh,di,do,ring ); input clk; input reset012; input 3:0 dssl,dssh,dsml,dsmh,dshl,dshh; input ksec,kmin,khour; input 7:0cntsec

4、,cntmin,cnthour; input dingshi; output3:0 sl,sh,ml,mh,hl,hh; wire 3:0 sl,sh,ml,mh,hl,hh; output di,do,ring; wire di,do,ring; wire 3:0 c,d,e,f,g,j; wire a,b; /对模块立化 second my_second (.clk(clk),.reset(reset012),.sh(d),.sl(c),.co(a),.ksec(ksec),.cntsec(cntsec); minute my_minute (.reset1(reset012),.mh(f

5、),.ml(e),.clk1(a),.co1(b),.kmin(kmin),.cntmin(cntmin); hour my_hour (.reset2(reset012),.hh(j),.hl(g),.clk2(b),.khour(khour),.cnthour(cnthour); baoshi my_baoshi (.bssl(c),.bssh(d),.bsml(e),.bsmh(f),.bshl(g),.bshh(j),.di(di),.do(do); naozhong my_naozhong (.dssl(dssl),.dssh(dssh),.dsml(dsml),.dsmh(dsmh

6、),.dshl(dshl),.dshh(dshh), .clksl(c),.clksh(d),.clkml(e),.clkmh(f),.clkhl(g),.clkhh(j),.dingshi(dingshi),.ring(ring); assign sl = c;assign sh = d;assign ml = e;assign mh = f;assign hl = g;assign hh = j;endmodule /秒位计数模块module second(clk,reset,sh,sl,co,ksec,cntsec);input clk; input reset; output3:0sh

7、,sl; / 秒位输出的十位和个位reg3:0sh,sl;output co; /进位reg co;input ksec;input7:0cntsec;reg7:0cnt; /计数器/遇到时钟上升沿或置位下降沿触发always(posedge clk or negedge reset) begin if(ksec=1) begin /校准 cnt<=cntsec; end else if(reset=0) begin /复位 sl<=4'd0;sh<=4'd0;cnt<=0;end else begin /计数到60，进位 if(cnt=8'd6

8、0) beginsl<=4'd0;sh<=4'd0;cnt<=8'd0;co<=1'd1;endelse begin /小于60，继续计数cnt<=cnt+1;co<=1'd0 ;sh<=cnt/10; /十位sl<=cnt%10; /个位 endendend endmodule/分钟计数模块module minute(reset1,mh,ml,clk1,co1,kmin,cntmin);input reset1; /复位input clk1; /时钟output3:0mh,ml; / 分钟十位和个位reg

9、3:0mh,ml;output co1; /进位reg co1;input kmin;input7:0cntmin;reg7:0cnt1; /计数器/遇到时钟和复位触发always(negedge clk1 or negedge reset1) begin if(kmin=1) begin /校准 cnt1<=cntmin; end else begin if(reset1=0) begin /复位ml<=0;mh<=0;cnt1<=0; end else if(cnt1=8'd60) begin /计数到60，进位。重新计数ml<=4'd0;mh

10、<=4'd0;cnt1<=8'd0;co1<=1'd1;endelse begin /计数不到60继续cnt1<=cnt1+1;co1<=1'd0 ;mh<=cnt1/10; /十位ml<=cnt1%10; /个位endendend endmodule/小时计数模块module hour(reset2,hh,hl,clk2,khour,cnthour);input clk2; /时钟input reset2; /复位output3:0hh,hl; / ?reg3:0hh,hl;reg7:0cnt2; /计数器input

11、khour;input7:0 cnthour;/遇到时钟和复位触发always(negedge clk2 or negedge reset2) begin if(khour=1) begin /校准 cnt2<=cnthour; end else if(reset2=0) begin /复位 hl<=0; hh<=0; cnt2<=0; end else begin /计数到24重新计数 if(cnt2=8'd24) begin hl<=4'd0; hh<=4'd0; cnt2<=8'd0; end else begin

12、 /计数不到24继续 cnt2<=cnt2+1; hh<=cnt2/10; /十位 hl<=cnt2%10; /个位 end endend endmodule /闹钟模块，在设定的时间响铃module naozhong(dssl,dssh,dsml,dsmh,dshl,dshh, /input clksl,clksh,clkml,clkmh,clkhl,clkhh, /input dingshi,ring);/手动定时input3:0dssl,dssh,dsml,dsmh,dshl,dshh; input3:0clksl,clksh,clkml,clkmh,clkhl,clk

13、hh;reg3:0naosl,naosh,naoml,naomh,naohl,naohh;input dingshi; /定时使能键output ring; /响铃键reg ring;/定时变化触发always(dssl or dssh or dsml or dsmh or dshl or dshh) begin if(dingshi=1) begin naosl<=dssl; naosh<=dssh; naoml<=dsml; naomh<=dsmh; naohl<=dshl; naohh<=dshh; end else begin naosl<=n

14、aosl; naosh<=naosh; naoml<=naoml; naomh<=naomh; naohl<=naohl; naohh<=naohh; end end /时钟变化触发，当数字钟时钟与定时时钟相同时响铃； always(clksl or clksh or clkml or clkmh or clkhl or clkhh or naosl or naosh or naoml or naomh or naohl or naohh) begin if(naosl=clksl)&&(naosh=clksh)&&(naoml=c

15、lkml)&&(naomh=clkmh) &&(naohl=clkhl)&&(naohh=clkhh) ring<=1'd1; else ring<=1'd0; endendmodule/整点报时模块module baoshi(bssl,bssh,bsml,bsmh,bshl,bshh,di,do); input3:0bssl,bssh,bsml,bsmh,bshl,bshh; output di,do; reg di,do; /在59分56秒 59分57秒 59分58秒 59分59秒发出嘀嘀嘀嘀的声音 always(

16、bssl or bssh or bsml or bsmh or bshl or bshh) begin if( ( bsmh=4'd5 ) && ( bsml=4'd9 ) && ( bssh=4'd5 ) && ( bssl=4'd6 ) ) di<=1'd1; else if( ( bsmh=4'd5 ) && ( bsml=4'd9 ) && ( bssh=4'd5 )&& ( bssl=4'd7 ) ) di<

17、;=1'd1; else if( (bsmh=4'd5 ) && ( bsml=4'd9 ) &&( bssh=4'd5 ) && ( bssl=4'd8 ) ) di<=1'd1; else if( ( bsmh=4'd5 ) && ( bsml=4'd9 ) && ( bssh=4'd5 ) && ( bssl=4'd8 ) ) di<=1'd1; else di<=1'd0; en

18、d /整点发出嘟的声音 always(bssl or bssh or bsml or bsmh or bshl or bshh) begin if(bsmh=4'd0)&&(bsml=4'd0)&&(bssh=4'd0)&&(bssl=4'd0) do<=1'd1; else do<=1'd0; endendmodule /测试模块timescale 1ns/100psmodule testbench; reg clk; reg reset012; reg dingshi; reg 3:

19、0 dssl,dssh,dsml,dsmh,dshl,dshh; reg 7:0 cntsec,cntmin,cnthour; reg ksec,kmin,khour; wire3:0 sl,sh,ml,mh,hl,hh; wire di,do,ring; initial /set simulate time begin clk=0; reset012=1; dingshi = 0; #100 dingshi = 1; #100 dingshi = 0; #1000 reset012=0; #1000 reset012 = 1; #3000000 $stop; end initial begin /when dingshi=1,you can set dingshi; dingshi=1'd1; end initial begin cntsec=8'd55; ksec=0; #1000000 ksec=1; #500000 ksec=0; end initi