电子技术试验大作业试验报告简易数字钟的制作和调试

上潺文理大学《电子技术试验》课程学生实验报告实验名称： 简易数字钟的制作和调试姓名： *** 学号： 班级： 手机： 邮箱： ***年4月16日目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1实验目的 3\o"CurrentDocument"2实验要求 3\o"CurrentDocument"基本要求 3\o"CurrentDocument"扩展要求 3\o"CurrentDocument"3实验设计 3\o"CurrentDocument"1时钟显示 3\o"CurrentDocument"2时钟调整 4\o"CurrentDocument"3整点报时 5\o"CurrentDocument"4切换模式 6\o"CurrentDocument"5清零功能 7\o"CurrentDocument".实验结果 7\o"CurrentDocument".实验感想 81实验目的通过本次实验的练习，学会在ISE集成环境下使用xilinx软件，对分频器、计数器、扫描工作方式、七段译码器等内容有更深的理解，学会用Verilog语言进行可编程逻辑器件设计，实现简易时钟的设计,编程控制硬件BASYS2实现各种功能，培养硬件开发的能力。2实验要求基本要求.构造一个24小时制的数字钟，要求能显示时、分、秒（用数码管加LED来完成，数码管显示小时和分钟，LED显示秒）。.能利用BASYS2板上的微动开关作时钟的调整。.用数码管的闪烁作整点报时。扩展要求.增加12/24小时显示切换模式。.增加清零功能。3实验设计时钟显示主要思想利用分频的原理，将频率为50MHZ的时钟输入分频为1HZ。利用扫描工作的方式，将小时和分钟显示在数码管上。实现步骤计数：在时钟的上升沿记录周期数clk_cnt，超过50M，clk_cnt归零重新计数，并将秒的个位second2力口1，另外用second1,minute2,minute1,hour1,hour2来分别记录秒的十位，分钟的个位、十位，小时的个位、十位。根据24小时制的进位方式，秒和分钟00-59计数，3满60进位，小时023计数，故总的时间显示范围为00:0023:59。显示：将小时和分钟分别显示在数码管上，采用扫描工作的方式，利用时钟计数变量clk_cnt的14、15两位的循环变化来依次循环显示小时和分钟的数字，具体语句如下：case(c2k_cnt[15:1^])0:ziuiu=niinjte2[3:0];: el[2:0];:n-Jir.=?LOjr2-3:0];; [1;0];endce5e同时也根据时钟计数变量clk_cnt的14、15两位的循环变化来确定哪一个数码管点亮，并与显示数字一一对应。由于刷新频率较高，数码管的余辉以及人眼视觉暂留的效果，所以可以实现小时和分钟同时显示在数码管上，具体代码如下：case(clk_cnt[15:14]]0:an=4'blllOj:an=4m必H:an=4'blOll;:an=4'Mill;endcase对于秒钟，利用7个LED灯显示。采用BCD码，前3个LED显示秒钟的十位，后4个LED显示秒钟的个位，仍用case语句分情况显示，例如秒的十位显示代码如下：begince.se(second^[3:0])□:Ld[3:0]=4'bOOOCi;1:Ld[3:0]=4'bOOOl;2：Ld[3：0]=41bOOld；3：Ld[3：0]=41bOOll；4：Ld[3：0]=41bOlOO；5：Ld[3：0]=41bOlOl；Ld[3:0]=4'BOHO;7：Ld[3:0]=4'bOlll;5:Id[3:0]=4'hlOOO;9:Ld[3:0]=4'hlOOl;default:Id[3;Q]an曰。鼻吕e时钟调整主要思想利用微动开关，实现对小时和分钟的调整。关键点在于记录微动开关的状态变化，在按钮状态从0变1的时刻发出控制信号，而不是直接在微动开关的上升沿作调整，避免在使用的过程中会出现一些毛刺与抖动对功能产生影响。实现步骤捕捉按钮的状态:在clk的每一个上升沿记录按钮的前一刻的状态inc0以及此时刻的状态inc，若出现从0变1的情况，则令控制信号incflag=1，表示此按钮被按下，其他情况控制信号均为0。增加按钮的代码如下：aIways@(pcsedgeulk)begin.in.c=b-tn.[1];if(&in.c)begin.in.cO=in.c;incf;end.elsebegin.in.cO=in.c;in.cflag=O;end.end.根据控制信号incflag调整小时和分钟的值。为了减少微动开关的数目，所以调整小时和分钟共用两个微动开关，另由一个拨动开关sw0确定调整小时还是分钟一一若拨动开关信号为0，则控制小时技术，否则控制分钟技术；若增加按钮的控制信号为1，则根据相应的拨动开关增加小时计数，或者分钟计数；同样地，若减小按钮的控制信号为1，则根据相应的拨动开关减小小时计数或者分钟计数。这样就实现了对小时和分钟的调整，本实验未考虑对秒调整的情况。整点报时主要思想当分钟向小时进位的时候，说明到了整点的时刻，此时发出一个整点报时的信号来控制数码管产生相应的闪烁报时。闪烁次数均为10。闪烁效果是让数码管在改分钟前10秒每秒钟的前半秒点亮，后半秒熄灭来实现的。实现步骤判断是否到达整点，发出整点报时信号timeflag。在分钟十位minute1向小时各位hour2进位的时候，将整点报时信号置1，秒钟个位second2向秒钟十位second1进位的时候，将整点报时信号置0.根据整点报时信号，调整数码管的显示效果。若整点报时信号timeflag为1，则调整数码管在每秒钟的前半秒点亮，后半秒熄灭以实现闪烁的效果。具体代码如下：always§(*)L>e目工口(t-iiue£lag>Q)begini£(clk_cnt[Z5:O]>24232223)an=^'131111;elsecaseCclk_cnt[15:14])0::endcdseendelsebegincaseCclk_cnt[15:14])□:an=^'tl210;1:an=^'tl202;2:an=^'tl012;3:an=^'t0212;endcdseendend.切换模式主要思想实现24小时制和12小时制的模式切换。在计数方面，仍然保持24小时制的计数方式，只在显示的时候，根据拨动开关sw2的值，来确定显示24小时制还是12小时制。实现步骤判断拨码开关sw2的值，若为0，则为24小时制，数码管按原设定的方案显示；若为1，则为12小时制，改变数码管显示的值，显示范围为1:0012:59，即超过12小时的部分以及零点需要重新设置显示，改变小时显示且不改变hour2和hour1的值，输出到相应的显示部分，部分代码如下：always@(比)beginif(sw[2]=l£(10ml[1:0]+hour2[3:0]>121101[1:0]+hour2[3:0]==0})beginif(IQ url[1:Q]+hour2[3:Q]=20}beginhQurll[l:0]=0;hQur22[3:0]=8;endelseif(101[1:0]-Fhour2[3:0]=21}beginhQurll[l:0]=a；hQur22[3:0]=9;endelseif(10frhourl[1:0]-Fhour2[3:0]=22)begintinnrT1Fl:C11=T:清零功能主要思想设置清零按钮，一旦按下，小时分钟和秒的显示全部归零。实现步骤根据清零按钮的状态，一旦检测到清零按钮有上升沿跳变，则将所有计数变量归零。从而使所有的显示全部归零，代码如下：if（DE⑶）beginelk:cnt=0;Becondl[2:0]=0;second2]3:凸]=口；rr.L^mtel[E:凸]=0;：W:口]=口1:口口31[1;Q]=0;口crnrE[3;0]=0;亡二已.实验结果通过上述实验设计的分析，编写好Verilog程序，烧录到BASYS2板子中，观察各种功能的实现情况。.时钟显示功能正常，能够显示出秒（LED显示BCD码）、分和小时（数码管显示），并且显示的时间非常准确。.时钟调整功能正常，选择拨动开关SW0的状态，为0时，通过两个调整按钮（BTN0：减小按钮，BTN1：增加按钮），可以正常的调整分钟的值，在00-59之间变化。同样地，SW0为1时，通过两个调整按钮（BTN0：减小按钮，BTN1：增加按钮），可以正常的调整小时的值，在00-23之间变化。小时和分钟的调整相互独立，互不影响。.整点报时功能正常，在整点时刻，数码管会闪烁，闪烁次数为10。.切换模式功能正常，选择拨动开关SW2的状态，为0时，是24小时制显示；为1时，是12小时制显示。.清零功能功能正常，按下按钮BTN2,全部显示归零，包括数码管和LED，全部从0开始重新计数。.实验感想在本次大作业之前，我对verilog语言知之甚少，甚至对老师给的四个示例程序都并不完全理解，对ISE的使用也并不熟练。但是通过本