基于FPGA的电子时钟设计
1、设计目的：
（1）掌握Verilog HDL模块的基本结构
（2）掌握计数器的设计方法
（3）掌握分频器的设计方法
（4）掌握模块的调用方法
（5）掌握基于Quartus II的CPLD/FPGA开发流程
2、设计内容：
（1）设计有两个数码管能够实现秒钟显示，数字一秒钟变化一次。
（2）按下复位键时，计时器所有能够复位清零。
（3）利用Quartus II软件进行综合、适配
3、设计方案
（1）编写题目要求的程序；
（2）按照要求将相关程序进行检测和调试，运行正确的程序；
（3）程序完成后，将其与开发板连接；
（4）下载程序到芯片内；
（5）观察程序功能是否成功实现。
4、总体结构设计
总体结构设计如上图所示，从开发板提供的6MHz时钟信号分频得到周期为1s的控制信号，控制计数器改变状态，秒钟利用模60的BCD码计数器实现，BCD码通过4-7译码器译码后驱动两个数码管显示。
5、系统模块化设计
5.1 分频器
根据需求分析的要求，从6MHz系统时钟分频得到1Hz（周期1s）的控制信号，利用计数器实现分频然后能够异步复位。
程序入下：
module clock(clk,rest,clk_1s);
input clk;
input rest;
output clk_1s;
reg clk_1s;
integer count=0;
always@(posedge clk or negedge rest)
begin
if(rest==0)
begin
count=0;
clk_1s=0;
end
else
begin
if(count==2999999)
begin
count<=0;
clk_1s<=~clk_1s;
end
else count=count+1;
end
end
endmodule
5.2 模60的BCD加法计数器
模60BCD码加法计数器，计数器分为高4位与低4位分别控制，低4位每秒钟加1，变化状态为0~9，低4位状态变化到9时，高4位加1，变化状态为0~2。
VerilogBCD24程序如下
output [5:0] second; //输出秒
reg [5:0] second=0; //初始化秒为0
always@(posedge clk_1s)
if(second==24) //判断是否到24秒
begin
second<=second+1; //没到加1
end
else
begin
second<=0;//到24秒置0
End
5.3 4-7译码器
将4位二进制代码转换为驱动数码管的7位段选信号。
output SEG_L;
output SEG_H;
reg[6:0] SEG_L;
reg[6:0] SEG_H;
always@(posedge second)
begin
SEG_L=second%10;
case(SEG_L)
4'd0:SEG_L=7'b1000000;
4'd1:SEG_L=7'b1111001;
4'd2:SEG_L=7'b0100100;
4'd3:SEG_L=7'b0110000;
4'd4:SEG_L=7'b0011001;
4'd5:SEG_L=7'b0010010;
4'd6:SEG_L=7'b0000010;
4'd7:SEG_L=7'b1111000;
4'd8:SEG_L=7'b0000000;
4'd9:SEG_L=7'b0010000;
default: SEG_L=7'b1001000;
endcase
end
always@(posedge second)
begin
SEG_H=second/10;
case(SEG_H)
4'd0:SEG_H=7'b1000000;
4'd1:SEG_H=7'b1111001;
4'd2:SEG_H=7'b0100100;
4'd3:SEG_H=7'b0110000;
4'd4:SEG_H=7'b0011001;
4'd5:SEG_H=7'b0010010;
4'd6:SEG_H=7'b0000010;
4'd7:SEG_H=7'b1111000;
4'd8:SEG_H=7'b0000000;
4'd9:SEG_H=7'b0010000;
default: SEG_H=7'b1001000;
endcase
end
Endmodule
，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，所有程序
module clock(clk,SEG_L,SEG_H);
input clk;
reg clk_1s;
integer count=0;
always@(posedge clk)
begin
if(count==2999)
begin
count<=0;
clk_1s<=~clk_1s;
end
else count=count+1;
end
reg [5:0] second=0; //初始化秒为0
always@(posedge clk_1s)
if(second<=24) //判断是否到24秒
begin
second<=second+1; //没到加1
end
else
begin
second<=0;/
end
output SEG_L;
output SEG_H;
reg[6:0] SEG_L;
reg[6:0] SEG_H;
always@(posedge second)
begin
SEG_L=second%10;
case(SEG_L)
4'd0:SEG_L=7'b1000000;
4'd1:SEG_L=7'b1111001;
4'd2:SEG_L=7'b0100100;
4'd3:SEG_L=7'b0110000;
4'd4:SEG_L=7'b0011001;
4'd5:SEG_L=7'b0010010;
4'd6:SEG_L=7'b0000010;
4'd7:SEG_L=7'b1111000;
4'd8:SEG_L=7'b0000000;
4'd9:SEG_L=7'b0010000;
default: SEG_L=7'b1001000;
endcase
end
always@(posedge second)
begin
SEG_H=second/10;
case(SEG_H)
4'd0:SEG_H=7'b1000000;
4'd1:SEG_H=7'b1111001;
4'd2:SEG_H=7'b0100100;
4'd3:SEG_H=7'b0110000;
4'd4:SEG_H=7'b0011001;
4'd5:SEG_H=7'b0010010;
4'd6:SEG_H=7'b0000010;
4'd7:SEG_H=7'b1111000;
4'd8:SEG_H=7'b0000000;
4'd9:SEG_H=7'b0010000;
default: SEG_H=7'b1001000;
endcase
end
endmodule
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