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文档简介
.大连理工大学本科实验报告题目:数字钟课程名称: 数字电路课程设计学院(系): 电信学部专 业: 电气工程及其自动化班 级: 电气1603班学生姓名: 肖也学 号: 201692279完成日期: 2018.12.26成 绩:.2018 年 12 月 26 日.数字电路实验室安全操作规范在实验室指定的位置进行实验。实验前,应检查要使用的实验设备是否在正确的位置,注意人身安全,防止使用过程中造成事故。精品文档放心下载使用设备前,检查是否有漏电等危险情况。如果设备不正常,要关闭电源,请指导教师更换。禁止学生未经允许移动和更换以及检修设备。实验室内的仪器设备要安全接地,注意仪器设备的通风和防尘,远离高温以及强辐射区域。精品文档放心下载仪器设备要按照使用说明书操作,严禁用锐器和硬物损坏仪器设备、电源线和信号线等,严禁在实验室刻画和做标记等行为。应正确选择和使用设备,严禁违章操作,避免人身事故和仪器损坏,造成损失的要赔偿。谢谢阅读一般情况下,禁止学生携带个人的电子元器件和设备进入实验室。学生自制的电路必须经过指导教师批准才能接到实验设备上。严禁学生携带实验室的设备和元器件等到实验室外。借用设备时要请示教师,登记之后再带离,并在规定的时间内归还,归还时要检查是否正常。感谢阅读实验过程中,禁止带电操作,检查电路时要关闭电源。如果发现有异常发热,焦糊味和异常声响等,应首先关闭电源,并请指导教师解决。如遇到地震、火灾等灾害要按照实验室安全预案进行处理。谢谢阅读实验结束后,要整理实验设备到正确的位置,带好个人物品,清扫卫生后,经过指导教师允许才能离开。离开时,各个实验设备要关闭电源,计算机和投影仪要按照正确的方法关机,不得强行关闭。感谢阅读电脑中不能存放与教学无关的资料,不能玩游戏和观看电影。精品文档放心下载进入实验室时,不能携带食品和饮料。离开时,要把垃圾带走。精品文档放心下载.签名:日期:.题目:数字钟1设计要求(1)能够显示当前时间,分别用6个数码管显示小时、分钟、秒钟的时间,秒针的计数精品文档放心下载频率为1Hz;(2)具有手动校时、校分、校秒的功能,调整的形式为通过按键进行累加;感谢阅读(3)在整点进行提示,通过六位流水灯来实现,具体方式为2秒1个轮回,偶数位和奇感谢阅读数位各亮1秒,循环闪烁直到整点过1分结束。(4)具有闹钟功能,闹钟时间可以任意设定,只能调整时和分,秒数统一设置为0(设感谢阅读定的形式同样为通过按键累加),并且在设定的时间能够进行提示,提示由1位LED精品文档放心下载闪烁实现,闹钟到点后持续一分钟;(5)具有闹铃音乐功能,由蜂鸣器接到开发板GPIO引脚输出实现,闹钟到点后自动循精品文档放心下载环播放事先编制好的特定乐谱的音乐,持续时间和闹钟到点提示灯一样为1分钟;感谢阅读(6)设计模式选择计数器,有计时、校时(手动校时和闹钟定时)及整点报时三个模式,精品文档放心下载通过计数器来控制各个功能之间转换。2设计分析及系统方案设计4个输入:27Mhz时钟,三个按键;14个输出:6个数码管显示输出,2个当前校时提示灯(分别提示当前为校正数字钟精品文档放心下载和设定闹铃时间),3个当前校时位提示灯(时、分、秒),1个闹钟到点提示灯,1个整点感谢阅读报时6位流水灯,1个蜂鸣器输出引脚;通过对50MHZ的clk进行分频得到1Hz时钟信号作为基本信号,三个按键分别控制感谢阅读.模式,调时位,累加。时分秒key3key2key1位位位模式校时校时显显显提示位按键示示示提示累加图1 系统框图3系统以及模块硬件电路设计硬件电路及其引脚说明如下:图2按键部分电路.表1按键部分接口定义图3 数码管部分电路..表2数码管部分接口定义.图4LED部分电路整点报时6位流水灯闹钟到时提示灯由下到上依次为时分秒当前校时位提示灯LEDG[7]: 闹钟定时提示灯LEDG[8] 数字钟校时提示灯表3 实验中用到的LED接口定义.图5 GPIO接口部分电路表4 实验中用到的GPIO引脚(蜂鸣器外设接口)定义精品文档放心下载4系统的VerilogHDL设计moduleclock(clk,add,set_mod_key,set_xx_key,hour1_show,hour2_show,min1_show,min2_show,精品文档放心下载sec1_show,sec2_show,set_time_LED,set_clock_LED,set_hour_LED,set_sec_LED,set_mi谢谢阅读n_LED,alarm_light,hourly_light,speaker);谢谢阅读input clk,set_mod_key,set_xx_key,add;//输入为50MHZ开发板时钟和三个按键:精品文档放心下载运行模式、调时位、累加.output[6:0]hour1_show,hour2_show,min1_show,min2_show,sec1_show,sec2_s精品文档放心下载how;//6个数码管显示输出output set_time_LED,set_clock_LED;//数字钟校时提示灯和闹钟定时提示灯精品文档放心下载output set_hour_LED,set_sec_LED,set_min_LED;//当前校时位提示灯(时、分、谢谢阅读秒)output alarm_light;//闹钟到时提示灯精品文档放心下载output[5:0] hourly_light;//整点报时六位流水灯精品文档放心下载output speaker;//扬声器GPIO引脚对应的音频输出端状态寄存器精品文档放心下载reg[6:0]hour1_show,hour2_show,min1_show,min2_show,sec1_show,sec2_show;谢谢阅读//时分秒显示数码管reg[3:0] hour1,hour2,min1,min2,sec1,sec2;//存储正常计时的当前时间谢谢阅读reg[3:0] set_hour1,set_hour2,set_min1,set_min2,set_sec1,set_sec2;精品文档放心下载//存储校时功能的目标校正时间reg[3:0] shour1,shour2,smin1,smin2,ssec1,ssec2;精品文档放心下载//存储数码管应显示的对应十进制数的寄存器reg[3:0] ahour1,ahour2,amin1,amin2,asec1,asec2;//存储闹钟定时精品文档放心下载reg set_counter;reg clk_sec,clk_2s;//秒脉冲(1HZ的时钟脉冲)感谢阅读reg[24:0] counter1;.reg[24:0] counter2;reg set_time,set_clock;//分别为校时和闹钟定时的启动开关谢谢阅读reg set_hour,set_sec,set_min;//校时和闹钟定时设置时分秒的标志寄存器谢谢阅读reg set_time_LED,set_clock_LED;//校时模式提示灯和闹钟定时模式提示灯精品文档放心下载reg set_hour_LED,set_sec_LED,set_min_LED;//当前校时、闹钟定时时分秒位提精品文档放心下载示灯reg alarm_light;reg[5:0] hourly_light;reg set_ok;//标志校时或者闹钟定时已完成谢谢阅读reg clock_sys;//当前计时模式标志寄存器谢谢阅读reg speaker;reg clk_6mhz;//由50MHZ系统时钟八分频得到(实际为6.25MHZ),用于产生各精品文档放心下载种音阶频率的基准频率reg clk_8hz;//用于控制音长(节拍)的时钟频率,所有节拍均为1/4拍的整数倍谢谢阅读reg[14:0] divider,origin;//divider为分频系数,origin为各个音调实现分频的加载感谢阅读预置数reg carry;reg[7:0] counter;/*乐曲从开始处经过的1/4节拍(1/8秒)数计数器*/感谢阅读reg[3:0] high,med,low;/*高中低八度音阶*/感谢阅读.reg[2:0] count8;//50MHZ八分频作为基频精品文档放心下载reg[18:0] count19;//6.25MHZ时钟分频到8HZ所需要的计数器感谢阅读parameter div_para1=25000000;精品文档放心下载parameter num_quarter_note=143;//闹钟音乐四分音符数目精品文档放心下载/**************50MHz转化为1Hz**************/谢谢阅读always@(posedgeclk)begincounter1<=counter1+1’b1;if(counter1>=div_para1)begincounter1<=0;clk_sec=!clk_sec;endendalways@(posedgeclk_sec)beginclk_2s=~clk_2s;end//为闹钟到点提示灯和整点报时流水灯设置的0.5HZ时钟信号,由数字钟秒脉冲二分频得精品文档放心下载.到/*模式1:正常计时*/always@(posedgeclk_sec)beginif(set_ok==1&&set_time==1)精品文档放心下载beginsec1<=set_sec1;sec2<=set_sec2;min1<=set_min1;min2<=set_min2;hour1<=set_hour1;hour2<=set_hour2;endif(!set_time)//24小时计时if(sec2==4'h9)beginsec2<=4'h0;if(sec1==4'h5)beginsec1<=4'h0;.if(min2==4'h9)beginmin2<=4'h0;if(min1==4'h5)beginmin1<=4'h0;if(hour2==4'h3&&hour1==4'h2)感谢阅读beginhour2<=4'h0;hour1<=4'h0;endelseif(hour2==4'h9)beginhour2<=4'h0;if(hour1==4'h5)hour1<=4'h0;elsehour1<=hour1+1'b1;endelsehour2<=hour2+1'b1;end.elsemin1<=min1+1'b1;endelsemin2<=min2+1'b1;endelsesec1<=sec1+1'b1;endelsesec2<=sec2+1'b1;end/***************模式1计时、模式2校时、模式3闹钟定时时间显示*************/感谢阅读always@(posedgeclk)beginif(set_time==1)beginssec1<=set_sec1;ssec2<=set_sec2;smin1<=set_min1;smin2<=set_min2;.shour1<=set_hour1;shour2<=set_hour2;endelseif(set_clock==1)beginssec1<=asec1;ssec2<=asec2;smin1<=amin1;smin2<=amin2;shour1<=ahour1;shour2<=ahour2;endelsebeginssec1<=sec1;ssec2<=sec2;smin1<=min1;smin2<=min2;shour1<=hour1;shour2<=hour2;endcase(shour1).4'b0000: hour1_show<=7'b1000000;感谢阅读4'b0001: hour1_show<=7'b1111001;谢谢阅读4'b0010: hour1_show<=7'b0100100;精品文档放心下载endcasecase(shour2)4'b0000: hour2_show<=7'b1000000;精品文档放心下载4'b0001: hour2_show<=7'b1111001;感谢阅读4'b0010: hour2_show<=7'b0100100;谢谢阅读4'b0011: hour2_show<=7'b0110000;谢谢阅读4'b0100: hour2_show<=7'b0011001;感谢阅读4'b0101: hour2_show<=7'b0010010;谢谢阅读4'b0110: hour2_show<=7'b0000010;感谢阅读4'b0111: hour2_show<=7'b1111000;感谢阅读4'b1000: hour2_show<=7'b0000000;精品文档放心下载4'b1001: hour2_show<=7'b0010000;感谢阅读endcasecase(smin1)4'b0000: min1_show<=7'b1000000;感谢阅读4'b0001: min1_show<=7'b1111001;精品文档放心下载4'b0010: min1_show<=7'b0100100;精品文档放心下载4'b0011: min1_show<=7'b0110000;谢谢阅读4'b0100: min1_show<=7'b0011001;精品文档放心下载.4'b0101: min1_show<=7'b0010010;感谢阅读4'b0110: min1_show<=7'b0000010;感谢阅读endcasecase(smin2)4'b0000: min2_show<=7'b1000000;谢谢阅读4'b0001: min2_show<=7'b1111001;精品文档放心下载4'b0010: min2_show<=7'b0100100;谢谢阅读4'b0011: min2_show<=7'b0110000;感谢阅读4'b0100: min2_show<=7'b0011001;感谢阅读4'b0101: 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sec2_show<=7'b0010000;谢谢阅读endcaseend/***************整时提醒************/谢谢阅读always@(posedgeclk)beginif(clock_sys==1).if(min1==5&&min2==9&&sec1==5&&(sec2==0||sec2==2||sec2==4||sec2==6||s感谢阅读ec2==8))hourly_light<=6'b010101;//59分50/52/54/56/58秒LEDR[0][2][4]亮谢谢阅读elseif(min1==0&&min2==0&&sec1==0&&sec2==0)精品文档放心下载hourly_light<=6'b010101;//整点时同上谢谢阅读elseif(min1==5&&min2==9&&sec1==5&&(sec2==1||sec2==3||sec2==5||sec2==7感谢阅读||sec2==9))hourly_light<=6'b101010;//59分51/53/55/57/59秒LEDR[1][3][5]亮感谢阅读elsehourly_light<=6'b000000;end/********************调时位置按键检测*************/谢谢阅读always@(posedgeset_xx_key)精品文档放心下载beginif(set_time==1||set_clock==1)精品文档放心下载beginif(set_hour==1)//调时完下一步调秒,调秒完下一步调分,调分完下一步调时,精品文档放心下载依次循环begin.set_hour<=0;set_min<=0;set_sec<=1;set_ok<=1;set_hour_LED<=0;set_min_LED<=0;set_sec_LED<=1;endelseif(set_sec==1)beginset_hour<=0;set_min<=1;set_sec<=0;set_ok<=1;set_hour_LED<=0;set_min_LED<=1;set_sec_LED<=0;endelseif(set_min==1)beginset_hour<=1;set_min<=0;.set_sec<=0;set_ok<=1;set_hour_LED<=1;set_min_LED<=0;set_sec_LED<=0;endelse//如果调时位置按键的几个寄存器均为0,那么下一步默认按调秒处理,只用感谢阅读于刚上电启动第一次校时或闹钟定时的情况beginset_hour<=0;set_min<=0;set_sec<=1;set_ok<=1;set_hour_LED<=0;set_min_LED<=0;set_sec_LED<=1;endendif(set_time==0&&set_clock==0)谢谢阅读beginset_hour<=0;set_min<=0;.set_sec<=0;set_ok<=0;set_hour_LED<=0;set_sec_LED<=0;set_min_LED<=0;endend/*******************调时模式按键检测**************/谢谢阅读always@(posedgeset_mod_key)精品文档放心下载//在计时、校时和闹钟定时三个模式之间依次循环切换,每次按下set_mod_key键及切换感谢阅读到下一模式并且相应的提示灯亮beginif(set_time==1)beginset_time<=0;set_clock<=1;clock_sys<=0;set_time_LED<=0;set_clock_LED<=1;end.elseif(set_clock==1)beginset_time<=0;set_clock<=0;set_time_LED<=0;set_clock_LED<=0;clock_sys<=1;//clock_sys标志当前数字钟正处在正常计时模式谢谢阅读endelsebeginset_time<=1;set_clock<=0;clock_sys<=0;set_time_LED<=1;set_clock_LED<=0;endend/***************add检测*****************/精品文档放心下载always@(posedgeadd)begin.if(set_time==1)beginif(set_sec==1)beginif(set_sec2==9)beginif(set_sec1==5)beginset_sec1<=0;set_sec2<=0;endelsebeginset_sec1<=set_sec1+1'b1;set_sec2<=0;endendelsebeginset_sec2<=set_sec2+1'b1;endend.elseif(set_min==1)beginif(set_min2==9)beginif(set_min1==5)beginset_min1<=0;set_min2<=0;endelsebeginset_min1<=set_min1+1'b1;set_min2<=0;endendelseset_min2<=set_min2+1'b1;endelseif(set_hour==1)begin.if(set_hour1!=2)beginif(set_hour2==9)beginset_hour1<=set_hour1+1'b1;感谢阅读set_hour2<=0;endelseset_hour2<=set_hour2+1'b1;感谢阅读endelsebeginif(set_hour2==3)beginset_hour1<=0;set_hour2<=0;endelseif(set_hour2<3)set_hour2<=set_hour2+1'b1;感谢阅读endendend.elseif(set_clock==1)beginif(set_sec==1)beginasec2<=0;asec1<=0;endelseif(set_min==1)beginif(amin2==9)beginif(amin1==5)beginamin1<=0;amin2<=0;endelsebeginamin1<=amin1+1'b1;amin2<=0;.endendelseamin2<=amin2+1'b1;endelseif(set_hour==1)beginif(ahour1!=2)beginif(ahour2==9)beginahour1<=ahour1+1'b1;ahour2<=0;endelseahour2<=ahour2+1'b1;endelsebeginif(ahour2==3)begin.ahour1<=0;ahour2<=0;endelseif(ahour2<3)ahour2<=ahour2+1'b1;endendendend/******************闹钟到点提示灯****************/精品文档放心下载always@(posedgeclk)beginif(clock_sys==1)if(clk_2s==1&&ahour1==hour1&&ahour2==hour2&&amin1==min1&&amin感谢阅读2==min2)alarm_light<=1;elsealarm_light<=0;end./*****************闹钟音乐**********************/感谢阅读always@(posedge clk)//从50MHZ分频得到6.25MHZ时钟谢谢阅读beginif(count8==7)begin count8<=0;clk_6mhz=1;end谢谢阅读elsebegin count8<=count8+1'b1;clk_6mhz=0;end感谢阅读endalways@(posedge clk_6mhz)//从6.25MHZ分频得到8HZ时钟感谢阅读beginif(count19==390625)begin clk_8hz=~clk_8hz;count19=0;end谢谢阅读elsecount19=count19+1'b1;endalways@(posedge clk_6mhz)//通过置数,改变分频比感谢阅读beginif(divider==32767)//2^15-1感谢阅读begin carry<=1;divider<=origin;end谢谢阅读elsebegin divider<=divider+1'b1;carry<=0;end谢谢阅读end.always@(posedgecarry)//2分频得到方波信号,得到每个四分音符1/8秒内的特定频率的感谢阅读声音振动begin speaker<=~speaker;end精品文档放心下载always@(posedge clk_8hz)begincase({high,med,low})//根据不同的音符,预置分频比感谢阅读'h001: origin<=8876; 'h002:origin<=11487;感谢阅读'h003: origin<=13805;'h004:origin<=14869;精品文档放心下载'h005: origin<=16823;'h006:origin<=18562;谢谢阅读'h007: origin<=20113;'h010:origin<=20824;精品文档放心下载'h020: origin<=22125;'h030:origin<=23287;谢谢阅读'h040: origin<=23832;'h050:origin<=24795;精品文档放心下载'h060: origin<=25665;'h070:origin<=26440;感谢阅读'h100: origin<=26795;'h200:origin<=27446;感谢阅读'h300: 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23:{high,med,low}<='h030;感谢阅读.24:{high,med,low}<='h000; 25:{high,med,low}<='h000;精品文档放心下载26:{high,med,low}<='h030; 27:{high,med,low}<='h030;谢谢阅读28:{high,med,low}<='h020; 29:{high,med,low}<='h020;谢谢阅读30:{high,med,low}<='h010; 31:{high,med,low}<='h010;谢谢阅读32:{high,med,low}<='h050; 33:{high,med,low}<='h050;谢谢阅读34:{high,med,low}<='h050; 35:{high,med,low}<='h050;感谢阅读36:{high,med,low}<='h030; 37:{high,med,low}<='h030;感谢阅读38:{high,med,low}<='h050; 39:{high,med,low}<='h050;谢谢阅读40:{high,med,low}<='h000; 41:{high,med,low}<='h000;精品文档放心下载42:{high,med,low}<='h050; 43:{high,med,low}<='h050;感谢阅读44:{high,med,low}<='h060; 45:{high,med,low}<='h060;感谢阅读46:{high,med,low}<='h070; 47:{high,med,low}<='h070;谢谢阅读48:{high,med,low}<='h100; 49:{high,med,low}<='h100;感谢阅读50:{high,med,low}<='h100; 51:{high,med,low}<='h100;精品文档放心下载52:{high,med,low}<='h100; 53:{high,med,low}<='h100;感谢阅读54:{high,med,low}<='h100; 55:{high,med,low}<='h100;谢谢阅读56:{high,med,low}<='h100; 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91:{high,med,low}<='h060;谢谢阅读92:{high,med,low}<='h050; 93:{high,med,low}<='h050;精品文档放心下载94:{high,med,low}<='h040; 95:{high,med,low}<='h040;感谢阅读96:{high,med,low}<='h050; 97:{high,med,low}<='h050;感谢阅读98:{high,med,low}<='h030; 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