創(chuàng)作時間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日鑒于VHDL的多功能數(shù)字鐘之巴公井創(chuàng)始作創(chuàng)作時間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日設(shè)計陳說021215班衛(wèi)時章02121451一、設(shè)計要求1、擁有以二十四小時制計時、顯示、整點報時、時間設(shè)置和鬧鐘的功能。2、設(shè)計精度要求為1秒。二、設(shè)計環(huán)境：QuartusII三、系統(tǒng)功能描繪1、系統(tǒng)輸入：時鐘信號clk采納50MHz；系統(tǒng)狀態(tài)及較時、定時變換的控制信號為k、set，校時復(fù)位信號為reset，均由按鍵信號發(fā)生。2、系統(tǒng)輸出：LED顯示輸出；蜂鳴器聲音信號輸出。3、多功能數(shù)字電子鐘系統(tǒng)功能的詳細描繪以下：（一）計時：正常工作狀態(tài)下，每天按24h計時制計時并顯示，蜂鳴器無聲，逢整點報時。（二）校時：在計時顯示狀態(tài)下，按下“k”鍵，進入“小時”待校準(zhǔn)狀態(tài)，若此時按下“set”鍵，小時開始校準(zhǔn)；以后按下創(chuàng)作時間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日創(chuàng)作時間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日“k”鍵則進入“分”待校準(zhǔn)狀態(tài)；連續(xù)按下“k”鍵則進入“秒”待復(fù)零狀態(tài)；再次按下“k”鍵數(shù)碼管顯示鬧鐘時間，并進入鬧鐘“小時”待校準(zhǔn)狀態(tài)；再次按下“k”鍵則進入鬧鐘“分”待校準(zhǔn)狀態(tài)；若再按下“k”鍵恢復(fù)到正常計時顯示狀態(tài)。若校時過程中按下“reset”鍵，則系統(tǒng)恢復(fù)到正常計數(shù)狀態(tài)。1）“小時”校準(zhǔn)狀態(tài)：在“小時”校準(zhǔn)狀態(tài)下，顯示“小時”的數(shù)碼管以2Hz閃耀，并按下“set”鍵時以2Hz的頻次遞加計數(shù)。2）“分”校準(zhǔn)狀態(tài)：在“分”校準(zhǔn)狀態(tài)下，顯示“分”的數(shù)碼管以2Hz閃耀，并按下“set”鍵時以2Hz的頻次遞加計數(shù)。3）“秒”校準(zhǔn)狀態(tài)：在“秒復(fù)零”狀態(tài)下，顯示“秒”的數(shù)碼管以2Hz閃耀，并以1Hz的頻次遞加計數(shù)。4）鬧鐘“小時”校準(zhǔn)狀態(tài)：在鬧鐘“小時”校準(zhǔn)狀態(tài)下，顯示“小時”的數(shù)碼管以2Hz閃耀，并按下“set”鍵時以2Hz的頻次遞加計數(shù)。5）鬧鐘“分”校準(zhǔn)狀態(tài)：在鬧鐘“分”校準(zhǔn)狀態(tài)下，顯示“分”的數(shù)碼管以2Hz閃耀，并按下“set”鍵時以2Hz的頻次遞加計數(shù)。（三）整點報時：蜂鳴器在“59”分鐘的第“51”、“53”、“55”、“57”秒發(fā)頻次為500Hz的低音，在“59”分鐘的第“59”秒發(fā)頻次為1000Hz的高音，結(jié)束時為整點。（四）顯示：采納掃描顯示方式驅(qū)動4個LED數(shù)碼管顯示小時、創(chuàng)作時間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日創(chuàng)作時間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日分，秒由兩組led燈以4位BCD碼顯示。（五）鬧鐘：鬧鐘準(zhǔn)不時間到，蜂鳴器發(fā)出頻次為1000Hz的高音，連續(xù)時間為60秒。四、各個模塊剖析說明1、分頻器模塊(freq.vhd)（1）模塊說明：輸入一個頻次為50MHz的CLK，利用計數(shù)器分出1KHz的q1KHz，500Hz的q500Hz，2Hz的q2Hz和1Hz的q1Hz。2）源程序：libraryieee;useieee.std_logic_1164.all;useieee.std_logic_unsigned.all;entityfreqisport(CLK:instd_logic;--輸入時鐘信號q1KHz:bufferstd_logic;q500Hz:bufferstd_logic;q2Hz:bufferstd_logic;q1Hz:outstd_logic);endfreq;architecturebhvoffreqisbeginP1KHZ:process(CLK)variablecout:integer:=0;創(chuàng)作時間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日創(chuàng)作時間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日beginifCLK'eventandCLK='1'thencout:=cout+1;--每來個時鐘上漲沿時cout開始計數(shù)ifcout<=25000thenq1KHz<='0';--當(dāng)cout<=25000時，q1KHz輸出“0”elsifcout<50000thenq1KHz<='1';--當(dāng)25000<cout<=50000時，q1KHzelsecout:=0;--輸出“1”，達成1KHz頻次輸出endif;endif;endprocess;P500HZ:process(q1KHz)--q1KHz作為輸入信號，分出q500Hzvariablecout:integer:=0;beginifq1KHz'eventandq1KHz='1'thencout:=cout+1;ifcout=1thenq500Hz<='0';--二分頻elsifcout=2thencout:=0;q500Hz<='1';endif;創(chuàng)作時間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日創(chuàng)作時間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日endif;endprocess;P2HZ:process(q500Hz)variablecout:integer:=0;beginifq500Hz'eventandq500Hz='1'thencout:=cout+1;ifcout<=125thenq2Hz<='0';elsifcout<250thenq2Hz<='1';elsecout:=0;endif;endif;endprocess;P1HZ:process(q2Hz)variablecout:integer:=0;beginifq2Hz'eventandq2Hz='1'thencout:=cout+1;ifcout=1thenq1Hz<='0';elsifcout=2thencout:=0;q1Hz<='1';endif;endif;創(chuàng)作時間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日創(chuàng)作時間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日endprocess;endbhv;（3）模塊圖:2、控制器模塊(contral.vhd)1）模塊說明：輸入端口k，set鍵來控制6個狀態(tài)，這六個狀態(tài)分別是：顯示計不時間狀態(tài)，調(diào)計時的時、分、秒的3個狀態(tài)，調(diào)鬧鈴的時、分的3個狀態(tài)，reset鍵是復(fù)位鍵，用往返到顯示計不時間的狀態(tài)。2）波形仿真圖：3）模塊圖：3、二選一模塊(mux21a.vhd)（1）源程序：libraryieee;useieee.std_logic_1164.all;useieee.std_logic_unsigned.all;entitymux21aisport(a,b,s:inbit;y:outbit);endentitymux21a;architectureoneofmux21aisbegin創(chuàng)作時間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日創(chuàng)作時間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日process(a,b,s)beginifs='0'theny<=a;--若s=0,y輸出a,反之輸出b。elsey<=b;endif;endprocess;endarchitectureone;2）仿真波形圖：3）模塊圖：4、計時模塊a.秒計時(second.vhd)1）仿真波形圖：2）模塊圖：b.分計時(minute.vhd)1）仿真波形圖：2）模塊圖：c.小時計時(hour.vhd)1）仿真波形圖:2）模塊圖：d.鬧鐘分計時(cntm60b.vhd)（1）仿真波形圖：創(chuàng)作時間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日創(chuàng)作時間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日（2）模塊圖：e.鬧鐘小時計時(cnth24b.vhd)1）仿真波形圖：2）模塊圖:5、鬧鐘比較模塊(compare.vhd)1）模塊說明：比較正常計數(shù)時間與鬧鐘準(zhǔn)不時間能否相等，若相等，compout輸出“1”，反之輸出“0”。2）仿真波形圖：3）模塊圖:6、報時模塊(bell.vhd)1）模塊說明：該模塊既實現(xiàn)了整點報時的功能，又實現(xiàn)了鬧鈴的功能，蜂鳴器經(jīng)過所選頻次的分歧，而發(fā)出分歧的聲音。2）仿真波形圖：3）模塊圖：7、控制顯示模塊(show_con.vhd)1）模塊說明：該模塊實現(xiàn)了數(shù)碼管既能夠顯示正常時間，又能夠顯示鬧鐘時間的功能；調(diào)時過程的準(zhǔn)時閃耀功能也在此模塊中真實實現(xiàn)。2）源程序：libraryieee;useieee.std_logic_1164.all;useieee.std_logic_unsigned.all;創(chuàng)作時間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日創(chuàng)作時間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日entityshow_conisport(th1,tm1,ts1:instd_logic_vector(7downto4);th0,tm0,ts0:instd_logic_vector(3downto0);bh1,bm1:instd_logic_vector(7downto4);bh0,bm0:instd_logic_vector(3downto0);sec1,min1,h1:outstd_logic_vector(7downto4);sec0,min0,h0:outstd_logic_vector(3downto0);q2Hz,flashs,flashh,flashm,sel_show:instd_logic);endshow_con;architecturertlofshow_conisbeginprocess(th1,tm1,ts1,th0,tm0,ts0,bh1,bm1,bh0,bm0,q2Hz,flashs,flashh,flashm,sel_show)beginifsel_show='0'thenif(flashh='1'andq2Hz='1')thenh1<="1111";h0<="1111";--顯示小時數(shù)碼管以2Hz閃爍min1<=tm1;min0<=tm0;sec1<=ts1;sec0<=ts0;elsif(flashm='1'andq2Hz='1')thenh1<=th1;h0<=th0;創(chuàng)作時間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日創(chuàng)作時間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日min1<="1111";min0<="1111";sec1<=ts1;sec0<=ts0;elsif(flashs='1'andq2Hz='1')thenh1<=th1;h0<=th0;min1<=tm1;min0<=tm0;sec1<="1111";sec0<="1111";elseh1<=th1;h0<=th0;min1<=tm1;min0<=tm0;sec1<=ts1;sec0<=ts0;endif;elsifsel_show='1'then--若sel_show為“1”，數(shù)碼管顯示鬧鐘時間if(flashh='1'andq2Hz='1')thenh1<="1111";h0<="1111";min1<=bm1;min0<=bm0;sec1<="0000";sec0<="0000";elsif(flashm='1'andq2Hz='1')thenh1<=bh1;h0<=bh0;min1<="1111";min0<="1111";sec1<="0000";sec0<="0000";else創(chuàng)作時間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日創(chuàng)作時間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日h1<=bh1;h0<=bh0;min1<=bm1;min0<=bm0;sec1<="0000";sec0<="0000";endif;endif;endprocess;endrtl;（3）模塊圖：8、動向掃描顯示模塊(scan_led.vhd)1）模塊說明：由4組輸入信號和輸出信號從而實現(xiàn)了時鐘時、分的動向顯示。2）源程序：libraryieee;useieee.std_logic_1164.all;useieee.std_logic_unsigned.all;entityscan_ledisport(clk1:instd_logic;h0:instd_logic_vector(3downto0);h1:instd_logic_vector(7downto4);min0:instd_logic_vector(3downto0);min1:instd_logic_vector(7downto4);ML:outstd_logic_vector(7downto0);創(chuàng)作時間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日創(chuàng)作時間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日MH:outstd_logic_vector(7downto0);HL:outstd_logic_vector(7downto0);HH:outstd_logic_vector(7downto0));endscan_led;architectureoneofscan_ledissignalcnt4:std_logic_vector(1downto0);signala:std_logic_vector(3downto0);beginp1:process(clk1)beginifclk1'eventandclk1='1'thencnt4<=cnt4+1;ifcnt4=3thencnt4<="00";endif;endif;endprocessp1;p2:process(cnt4,h1,h0,min1,min0)begincasecnt4is--控制數(shù)碼管位選when"00"=>casemin0is創(chuàng)作時間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日創(chuàng)作時間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日when"0000"=>ML<="11000000";when"0001"=>ML<="11111001";when"0010"=>ML<="10100100";when"0011"=>ML<="10110000";when"0100"=>ML<="10011001";when"0101"=>ML<="10010010";when"0110"=>ML<="10000010";when"0111"=>ML<="11111000";when"1000"=>ML<="10000000";when"1001"=>ML<="10010000";whenothers=>NULL;endcase;when"01"=>casemin1iswhen"0000"=>MH<="11000000";when"0001"=>MH<="11111001";when"0010"=>MH<="10100100";when"0011"=>MH<="10110000";when"0100"=>MH<="10011001";when"0101"=>MH<="10010010";when"0110"=>MH<="10000010";when"0111"=>MH<="11111000";when"1000"=>MH<="10000000";創(chuàng)作時間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日創(chuàng)作時間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日when"1001"=>MH<="10010000";whenothers=>NULL;endcase;when"10"=>caseh0iswhen"0000"=>HL<="11000000";when"0001"=>HL<="11111001";when"0010"=>HL<="10100100";when"0011"=>HL<="10110000";when"0100"=>HL<="10011001";when"0101"=>HL<="10010010";when"0110"=>HL<="10000010";when"0111"=>HL<="11111000";when"1000"=>HL<="10000000";when"1001"=>HL<="10010000";whenothers=>NULL;endcase;when"11"=>caseh1iswhen"0000"=>HH<="11000000";when"0001"=>HH<="11111001";when"0010"=>HH<="10100100";when"0011"=>HH<="10110000";when"0100"=>HH<="10011001";創(chuàng)作時間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日創(chuàng)作時間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日when"0101"=>HH<="10010010";when"0110"=>HH<="10000010";when