基于vhdl語言的數(shù)字時鐘設(shè)計說明書.doc

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1、課程：CPLD與FPGA設(shè)計及應(yīng)用實驗：基于VHDL語言的數(shù)字時鐘設(shè)計 學(xué)號：092030030姓名： 朱 峰 專業(yè)：信號與信息處理 學(xué)院：電子與信息學(xué)院2011年12月基于VHDL語言的數(shù)字時鐘設(shè)計一：主要功能1：具有時、分、秒計數(shù)顯示功能，以24小時循環(huán)計時。2：具有日期和星期顯示功能。3：具有秒表功能4：具有調(diào)節(jié)日期，星期，小時，分鐘，清零的功能。5：具有定時和鬧鈴的功能。二：結(jié)構(gòu)框圖控制單元使能信號數(shù)字時鐘CLK時鐘信號報警（鬧鈴）信號復(fù)位信號輸出信號LED顯示揚聲器三：RTL圖四：功能實現(xiàn) 4.1分頻模塊設(shè)計 本設(shè)計使用的輸入時鐘信號為50Mhz，經(jīng)過分頻產(chǎn)生兩路時鐘信號，其中一路為

2、微秒計數(shù)時鐘信號，一路為動態(tài)掃描時鐘信號。同時模塊有一輸入控制信號，其功能是停止微秒計數(shù)時鐘信號，以實現(xiàn)定時的功能。輸入：clk_in 為50Mhz，setstop為微秒計數(shù)時能信號輸出：clk_out1為1/60hz clk_out2為1khz源代碼如下：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity div is port(clk_in,setstop: in std_logic; clk_out1,clk_out2: out std_logic);end entity div;architecture fun of div isconsta

3、nt a:integer:=8333333;constant b:integer:=49999;signal c:integer range 0 to a;signal d:integer range 0 to b;beginprocess(clk_in,setstop) begin if(clk_in event and clk_in=1) then if( c+7500000)a and setstop=1) then c=c+1;clk_out1=1; else c=0;clk_out1=0; end if; end if;end process;process(clk_in) begi

4、n if(clk_in event and clk_in=1) then if d=b then d=d+1; clk_out2=1; else d=0;clk_out2=0; end if; end if;end process;end fun;4.2計時模塊設(shè)計4.2.1 微秒計時模塊 計數(shù)器的第一個模塊為微秒計時模塊，其實質(zhì)為一個六十進制計數(shù)器。輸入：clk為1/60hz，reset為清零復(fù)位鍵輸出：ensecond為秒模塊的進位信號 Daout為微妙輸出顯示信號源代碼如下：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_log

5、ic_unsigned.all;entity msecond isport(clk,reset:in std_logic; ensecond:out std_logic; daout:out std_logic_vector(6 downto 0);end entity msecond;architecture fun of msecond is signal count:std_logic_vector(6 downto 0); signal enmin_1:std_logic;beginprocess(clk,reset)begin if(reset=0)then count=000000

6、0; elsif(clk event and clk=1)then if(count(3 downto 0)=1001)then if(count16#60#)then if(count=1011001)then enmin_1=1;count=0000000; else count=count+7; end if; else count=0000000; end if; elsif(count16#60#)then count=count+1 ; enmin_1=0 ; else count=0000000; end if; end if;end process; daout=count;

7、ensecond=enmin_1 ;end fun;4.2.2 秒計時模塊 計數(shù)器的第二個模塊為秒計時模塊，其實質(zhì)為一個六十進制計數(shù)器。輸入：clk為秒進位信號，reset為清零復(fù)位鍵，setmin為調(diào)分信號，setclk為消抖時鐘輸出：enmin為分模塊的進位信號 daout為秒輸出顯示信號源代碼如下：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity second isport(clk,setclk,reset,setmin:in std_logic; enmin:out std_l

8、ogic; daout:out std_logic_vector(6 downto 0);end entity second;architecture fun of second is signal count:std_logic_vector(6 downto 0); signal enmin_1,enmin_2:std_logic;beginprocess(clk,reset,setmin)begin if(reset=0)then count=0000000; elsif(clk event and clk=1)then if(count(3 downto 0)=1001)then if

9、(count16#60#)then if(count=1011001)then enmin_1=1;count=0000000; else count=count+7; end if; else count=0000000; end if; elsif(count16#60#)then count=count+1 ; enmin_1=0 ; else count=0000000; end if; end if;end process;process(setclk,setmin)begin if(setclk event and setclk=1) then enmin_2=not setmin

10、 ; end if; end process; daout=count; enmin=(enmin_1 or enmin_2);end fun;4.2.3 分計時模塊 計數(shù)器的第三個模塊為秒計時模塊，其實質(zhì)為一個六十進制計數(shù)器。輸入：clk為分進位信號，reset為清零復(fù)位鍵，sethour為調(diào)時信號，setclk為消抖時鐘輸出：enhour為小時模塊的進位信號 daout為分輸出顯示信號源代碼如下：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity minute isport( clk

11、,setclk,reset,sethour:in std_logic; enhour:out std_logic; daout:out std_logic_vector(6 downto 0);end entity minute;architecture fun of minute is signal count:std_logic_vector(6 downto 0); signal enhour_1,enhour_2:std_logic;beginprocess(clk,reset)begin if(reset=0)then count=0000000; elsif(clk event a

12、nd clk=1)then if(count(3 downto 0)=1001)then if(count16#60#)then if(count=1011001)then enhour_1=1; count=0000000; else count=count+7; end if; else count=0000000; end if; elsif(count16#60#)then count=count+1; enhour_1=0 ; else count=0000000; end if; end if; end process;process(setclk,sethour)begin if

13、(setclk event and setclk=1) then enhour_2=not sethour ; end if; end process; daout=count; enhour=(enhour_1 or enhour_2);end fun;4.2.4小時計時模塊 計數(shù)器的第四個模塊為小時計時模塊，其實質(zhì)為一個二十四進制計數(shù)器。輸入：clk為分進位信號，reset為清零復(fù)位鍵，setweek為調(diào)小時信號，setclk為消抖時鐘輸出：enweek為日期模塊的進位信號 daout為小時輸出顯示信號源代碼如下：library ieee;use ieee.std_logic_1164.a

14、ll;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity hour isport( clk,setclk,reset,setweek:in std_logic; enweek:out std_logic; daout:out std_logic_vector(6 downto 0);end entity hour;architecture fun of hour is signal count:std_logic_vector(6 downto 0); signal enweek_1,enweek_2:std_logic;begin process(clk,reset

15、)begin if(reset=0)then count=0000000; elsif(clk event and clk=1)then if(count(3 downto 0)=1001) and (count16#23# )then count=count+7; elsif (count=0100011)then enweek_1=1;count=0000000; elsif(count16#23#)then count=count+1; enweek_1=0; else count=0000000; end if; end if;end process;process(setclk,se

16、tweek)begin if(setclk event and setclk=1) then enweek_2=not setweek; end if; end process; daout=count; enweek=(enweek_1 or enweek_2) ;end fun;4.3日期和星期模塊設(shè)計 4.3.1 星期顯示模塊 星期顯示模塊其實質(zhì)為一個七進制計數(shù)器。輸入：clk為日期進位信號，reset為清零復(fù)位鍵輸出：weeoutk為星期輸出顯示信號源代碼如下：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_uns

17、igned.all;entity weeker is port(clk:in std_logic; reset:in std_logic; weekout:out std_logic_vector(3 downto 0);end entity weeker;architecture fun of weeker issignal count:std_logic_vector(3 downto 0);beginprocess(clk,reset) begin if(reset=0)then count=0001; elsif(clk event and clk=1)then if (count16

18、#7#) then count=count+1; else count=0001; end if; end if; end process; weekout=count; end fun;4.3.2 日期顯示模塊 日期顯示模塊其實質(zhì)為一個十二選一選擇器。輸入：clk為日期進位信號，reset為清零復(fù)位鍵輸出：monthout 為月輸出顯示信號 Dateout為日輸出顯示信號源代碼如下：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity date is port(clk:in std_lo

19、gic; reset:in std_logic; monthout:out std_logic_vector(4 downto 0); dateout:out std_logic_vector(5 downto 0);end entity date;architecture fun of date issignal dount:std_logic_vector(4 downto 0);signal count:std_logic_vector(5 downto 0);beginprocess(clk,reset) begin if(reset=0)then count=000001;dount

20、=00001; elsif(clk event and clk=1 and dount=00001 )then if(count(3 downto 0)=1001) and (count16#31# )then count=count+7; elsif (count16#31#) then count=count+1; else count=000001;dount=dount+1;end if; elsif(clk event and clk=1 and dount=00010 )then if(count(3 downto 0)=1001) and (count16#29# )then c

21、ount=count+7; elsif (count16#29#) then count=count+1; else count=000001;dount=dount+1;end if; elsif(clk event and clk=1 and dount=00011 )then if(count(3 downto 0)=1001) and (count16#31# )then count=count+7; elsif (count16#31#) then count=count+1; else count=000001;dount=dount+1;end if; elsif(clk eve

22、nt and clk=1 and dount=00100 )thenif(count(3 downto 0)=1001) and (count16#30# )then count=count+7; elsif (count16#30#) then count=count+1; else count=000001;dount=dount+1; end if; elsif(clk event and clk=1 and dount=00101 )then if(count(3 downto 0)=1001) and (count16#31# )then count=count+7; elsif (

23、count16#31#) then count=count+1; else count=000001;dount=dount+1; end if; elsif(clk event and clk=1 and dount=00110 )then if(count(3 downto 0)=1001) and (count16#30# )then count=count+7; elsif (count16#30#) then count=count+1; else count=000001;dount=dount+1;end if; elsif(clk event and clk=1 and dou

24、nt=00111 )then if(count(3 downto 0)=1001) and (count16#31# )then count=count+7; elsif (count16#31#) then count=count+1; else count=000001;dount=dount+1;end if; elsif(clk event and clk=1 and dount=01000 )then if(count(3 downto 0)=1001) and (count16#31# )then count=count+7; elsif (count16#31#) then co

25、unt=count+1; else count=000001;dount=dount+1;end if; elsif(clk event and clk=1 and dount=01001 )then if(count(3 downto 0)=1001) and (count16#30# )then count=count+7; elsif (count16#30#) then count=count+1; else count=000001;dount=dount+1; end if; elsif(clk event and clk=1 and dount=01010 )then if(co

26、unt(3 downto 0)=1001) and (count16#31# )then count=count+7; elsif (count16#31#) then count=count+1; else count=000001;dount=dount+1;end if; elsif(clk event and clk=1 and dount=01011 )then if(count(3 downto 0)=1001) and (count16#30# )then count=count+7; elsif (count16#30#) then count=count+1; else co

27、unt=000001;dount=dount+1; end if; elsif(clk event and clk=1 and dount=01100 )then if(count(3 downto 0)=1001) and (count16#31# )then count=count+7; elsif (count16#31#) then count=count+1; else count=000001;dount=dount+1;end if;end if; end process; monthout=dount; dateout=count; end fun;4.4掃描顯示模塊設(shè)計 該模

28、塊的作用是將時鐘產(chǎn)生的微秒、秒、分、小時、星期和日期信號以掃描的形式顯示輸出。其中一控制信號實現(xiàn)數(shù)碼管的復(fù)用，控制顯示微秒、秒、分、小時或星期、日期。輸入：clk1為掃描時鐘，reset為清零復(fù)位鍵，ms、sec、min、hour、month、date、week分別為微秒、秒、分、小時、月、日、星期顯示信號，showweek為控制信號輸出：dp為數(shù)碼管小數(shù)點顯示信號 led為七段數(shù)碼管顯示信號 sel為位選信號源代碼如下：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;use ieee.std_l

29、ogic_arith.all;entity seltime isport( clk1,reset,showweek:in std_logic; ms,sec,min,hour:in std_logic_vector(6 downto 0); month:in std_logic_vector(4 downto 0); date:in std_logic_vector(5 downto 0); week:in std_logic_vector(3 downto 0); dp:out std_logic; led:out std_logic_vector(6 downto 0); sel:out

30、std_logic_vector(7 downto 0);end entity seltime ;architecture fun of seltime issignal count:std_logic_vector(3 downto 0);signal daout:std_logic_vector(3 downto 0);signal d:std_logic_vector(4 downto 0);beginp1 : process(clk1,reset)begin if(reset=0)then count1101)then count=0000; d=count&showweek ; el

31、se count=count+1; ddaout=ms(3 downto 0);sel=01111111;dpdaout(3)=0;daout(2 downto 0)=ms(6downto4);sel=10111111;dpdaout=sec(3 downto 0);sel=11111110;dpdaout(3)=0;daout(2downto0)=sec(6 downto 4);sel=11111101;dpdaout=min(3 downto 0);sel=11111011;dpdaout(3)=0;daout(2downto0)=min(6downto 4);sel=11110111;d

32、pdaout=hour(3 downto 0);sel=11101111;dpdaout(3downto2)=00;daout(1downto0)=hour(5downto4);sel=11011111;dpdaout=week;sel=01111111;dpdaout=date(3 downto 0);sel=11111110;dpdaout(3downto2)=00;daout(1downto0)=date(5downto4);sel=11111101;dpdaout=month(3 downto 0);sel=11111011;dpdaout(3 downto 1)=000;daout(

33、0)=month(4);sel=11110111;dpselledledledledledledledledledlednull;end case;end process p3;end fun;4.5 整點報時模塊設(shè)計 該模塊的作用是當時鐘計數(shù)到整點時蜂鳴器報警，以實現(xiàn)整點報時功能。輸入：clk計數(shù)時鐘信號，speaksec秒輸出信號，speakmin分輸出信號輸出：報警信號源代碼如下：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity speaker is port(clk:in st

34、d_logic; speaksec:in std_logic_vector(6 downto 0); speakmin:in std_logic_vector(6 downto 0); speak:out std_logic);end entity speaker;architecture fun of speaker isbeginprocess(clk,speakmin)begin if(clk event and clk=1)then if(speakmin=0000000 and speaksec=0000000)then speak=1;else speakclk_in, setst

35、op=setstop, clk_out1=clk00, clk_out2=clk01); u2:msecond port map (clk=clk00, reset=reset, ensecond=ensecond_re, daout=da0out);u3:second port map (clk=ensecond_re, setclk=clk01, reset=reset, setmin=setmin, enmin=enmin_re, daout=dalout);u4:minute port map (clk=enmin_re, setclk=clk01, reset=reset, seth

36、our=sethour, enhour=enhour_re, daout=dallout);u5:hour port map (clk=enhour_re, setclk=clk01, reset=reset, setweek=setweek, enweek=enweek_re, daout=dalllout);u6:weeker port map (clk=enweek_re, reset=reset, weekout=dallllout);u7:date port map (clk=enweek_re, reset=reset, monthout=month0out, dateout=da

37、te0out);u8:seltime port map(clk1=clk01, reset=reset, showweek=showweek, ms=da0out, sec=dalout, min=dallout, hour=dalllout, week=dallllout, date=date0out, month=month0out, sel=sel, led=led, dp=dp);u9:speaker port map(clk=clk01, speaksec=dalout, speakmin=dallout, speak=speak);end a; 39大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）撰寫規(guī)

38、范本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）是學(xué)生在畢業(yè)前提交的一份具有一定研究價值和實用價值的學(xué)術(shù)資料。它既是本科學(xué)生開始從事工程設(shè)計、科學(xué)實驗和科學(xué)研究的初步嘗試，也是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，對所進行研究的適當表述，還是學(xué)生畢業(yè)及學(xué)位資格認定的重要依據(jù)。畢業(yè)論文撰寫是本科生培養(yǎng)過程中的基本訓(xùn)練環(huán)節(jié)之一，應(yīng)符合國家及各專業(yè)部門制定的有關(guān)標準，符合漢語語法規(guī)范。指導(dǎo)教師應(yīng)加強指導(dǎo)，嚴格把關(guān)。1、論文結(jié)構(gòu)及要求論文包括題目、中文摘要、外文摘要、目錄、正文、參考文獻、致謝和附錄等幾部分。1.1 題目論文題目應(yīng)恰當、準確地反映論文的主要研究內(nèi)容。不應(yīng)超過25字，原則上不得使用標點符號，不設(shè)副標題。1.2 摘要與關(guān)鍵詞1.2

39、.1 摘要本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）的摘要均要求用中、英兩種文字給出，中文在前。摘要應(yīng)扼要敘述論文的研究目的、研究方法、研究內(nèi)容和主要結(jié)果或結(jié)論，文字要精煉，具有一定的獨立性和完整性，摘要一般應(yīng)在300字左右。摘要中不宜使用公式、圖表，不標注引用文獻編號，避免將摘要寫成目錄式的內(nèi)容介紹。1.2.2 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞是供檢索用的主題詞條，應(yīng)采用能覆蓋論文主要內(nèi)容的通用技術(shù)詞條（參照相應(yīng)的技術(shù)術(shù)語標準），一般列35個，按詞條的外延層次從大到小排列，應(yīng)在摘要中出現(xiàn)。1.3 目錄目錄應(yīng)獨立成頁，包括論文中全部章、節(jié)的標題及頁碼。1.4 論文正文論文正文包括緒論、論文主體及結(jié)論等部分。1.4.1 緒論緒論一般作

40、為論文的首篇。緒論應(yīng)說明選題的背景、目的和意義，國內(nèi)外文獻綜述以及論文所要研究的主要內(nèi)容。文管類論文的緒論是畢業(yè)論文的開頭部分，一般包括說明論文寫作的目的與意義，對所研究問題的認識以及提出問題。緒論只是文章的開頭，不必寫章號。畢業(yè)設(shè)計（論文）緒論部分字數(shù)不多于全部論文字數(shù)的1/4。1.4.2 論文主體論文主體是論文的主要部分，要求結(jié)構(gòu)合理，層次清楚，重點突出，文字簡練、通順。論文主體的內(nèi)容要求參照大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定第五章。論文主體各章后應(yīng)有一節(jié)“本章小結(jié)”。1.4.3 結(jié)論結(jié)論作為單獨一章排列，但不加章號。結(jié)論是對整個論文主要成果的歸納，要突出設(shè)計（論文）的創(chuàng)新點，以簡練的文字對

41、論文的主要工作進行評價，一般為4001 000字。1.5 參考文獻參考文獻是論文不可缺少的組成部分，它反映了論文的取材來源和廣博程度。論文中要注重引用近期發(fā)表的與論文工作直接有關(guān)的學(xué)術(shù)期刊類文獻。對理工類論文，參考文獻數(shù)量一般應(yīng)在15篇以上，其中學(xué)術(shù)期刊類文獻不少于8篇，外文文獻不少于3篇；對文科類、管理類論文，參考文獻數(shù)量一般為1020篇，其中學(xué)術(shù)期刊類文獻不少于8篇，外文文獻不少于3篇。在論文正文中必須有參考文獻的編號，參考文獻的序號應(yīng)按在正文中出現(xiàn)的順序排列。產(chǎn)品說明書、各類標準、各種報紙上刊登的文章及未公開發(fā)表的研究報告（著名的內(nèi)部報告如PB、AD報告及著名大公司的企業(yè)技術(shù)報告等除外）不宜做為參考文獻引用。但對于工程設(shè)計類論文，各種標準、規(guī)范和手冊可作為參考文獻。引用網(wǎng)上參考文獻時，應(yīng)注明該文獻的準確網(wǎng)頁地址，網(wǎng)上參考文獻不包含在上述規(guī)定的文獻數(shù)量之內(nèi)。1.6 致謝對導(dǎo)師和給予指導(dǎo)或協(xié)助完成論文工作的組織和個人表示感謝。內(nèi)容應(yīng)簡潔明了、實事求是，避免俗套。1.7 附錄如開題報告、文獻綜述、外文譯文及外文文獻復(fù)印件、公式的推導(dǎo)、程序流程圖、圖紙、數(shù)據(jù)表格等有些不宜放在正文中，但有參考價值的內(nèi)容可編入論文的附錄中。2、論文書寫規(guī)定2.1 論文正文字數(shù)理工類 論文正文字數(shù)不少于20 000字。文管類 論文正文字數(shù)12 00020 000字。其中漢語言文