FPGA实现多功能数字钟.docx
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FPGA实现多功能数字钟
/*信号定义:
clk:
标准时钟信号,本例中,其频率为4Hz;
clk_1k:
产生闹铃音、报时音的时钟信号,本例中其频率为1024Hz;mode:
功能控制信号;为0:
计时功能;
为1:
闹钟功能;
为2:
手动校时功能;
turn:
接按键,在手动校时功能时,选择是调整小时,还是分钟;
若长时间按住该键,还可使秒信号清零,用于精确调时;
change:
接按键,手动调整时,每按一次,计数器加1;
如果长按,则连续快速加1,用于快速调时和定时;
hour,min,sec:
此三信号分别输出并显示时、分、秒信号,
皆采用BCD码计数,分别驱动6个数码管显示时间;
alert:
输出到扬声器的信号,用于产生闹铃音和报时音;
闹铃音为持续20秒的急促的“嘀嘀嘀”音,若按住“change”键,则可屏蔽该音;整点报时音为“嘀嘀嘀嘀—嘟”四短一长音;
LD_alert:
接发光二极管,指示是否设置了闹钟功能;
LD_hour:
接发光二极管,指示当前调整的是小时信号;
LD_min:
接发光二极管,指示当前调整的是分钟信号。
*/
moduleclock（clk,clk_1k,mode,change,turn,alert,hour,min,sec,
LD_alert,LD_hour,LD_min）;
inputclk,clk_1k,mode,change,turn;
outputalert,LD_alert,LD_hour,LD_min;
output[7:
0]hour,min,sec;
reg[7:
0]hour,min,sec,hour1,min1,sec1,ahour,amin;
reg[1:
0]m,fm,num1,num2,num3,num4;
reg[1:
0]loop1,loop2,loop3,loop4,sound;
regLD_hour,LD_min;
regclk_1Hz,clk_2Hz,minclk,hclk;
regalert1,alert2,ear;
regcount1,count2,counta,countb;
wirect1,ct2,cta,ctb,m_clk,h_clk;
always@（posedgeclk）
begin
clk_2Hz<=~clk_2Hz;
if（sound==3）beginsound<=0;ear<=1;end
//ear信号用于产生或屏蔽声音
elsebeginsound<=sound+1;ear<=0;end
end
always@（posedgeclk_2Hz）//由4Hz的输入时钟产生1Hz的时基信号clk_1Hz<=~clk_1Hz;
always@（posedgemode）//mode信号控制系统在三种功能间转换beginif（m==2）m<=0;elsem<=m+1;end
always@（posedgeturn）
fm<=~fm;
always//该进程产生count1,count2,counta,countb四个信号
begin
case（m）
2:
beginif（fm）
begincount1<=change;{LD_min,LD_hour}<=2;end
else
begincounta<=change;{LD_min,LD_hour}<=1;end
{count2,countb}<=0;
end
1:
beginif（fm）
begincount2<=change;{LD_min,LD_hour}<=2;end
else
begincountb<=change;{LD_min,LD_hour}<=1;end
{count1,counta}<=2'b00;
end
default:
{count1,count2,counta,countb,LD_min,LD_hour}<=0;
endcase
end
always@（negedgeclk）
//如果长时间按下“change”键,则生成“num1”信号用于连续快速加1if（count2）begin
if（loop1==3）num1<=1;
else
beginloop1<=loop1+1;num1<=0;end
end
elsebeginloop1<=0;num1<=0;end
always@（negedgeclk）//产生num2信号
if（countb）begin
if（loop2==3）num2<=1;
else
beginloop2<=loop2+1;num2<=0;end
end
elsebeginloop2<=0;num2<=0;end
always@（negedgeclk）
if（count1）begin
if（loop3==3）num3<=1;
else
beginloop3<=loop3+1;num3<=0;end
end
elsebeginloop3<=0;num3<=0;end
always@（negedgeclk）
if（counta）begin
if（loop4==3）num4<=1;
else
beginloop4<=loop4+1;num4<=0;end
end
elsebeginloop4<=0;num4<=0;end
assignct1=（num3&clk）|（!
num3&m_clk）;//ct1用于计时、校时中的分钟计数assignct2=（num1&clk）|（!
num1&count2）;//ct2用于定时状态下调整分钟信号assigncta=（num4&clk）|（!
num4&h_clk）;//cta用于计时、校时中的小时计数assignctb=（num2&clk）|（!
num2&countb）;//ctb用于定时状态下调整小时信号always@（posedgeclk_1Hz）//秒计时和秒调整进程
if（!
（sec1^8'h59）|turn&（!
m））
begin
sec1<=0;if（!
（turn&（!
m）））minclk<=1;
end
//按住“turn”按键一段时间,秒信号可清零,该功能用于手动精确调时elsebegin
if（sec1[3:
0]==4'b1001）
beginsec1[3:
0]<=4'b0000;sec1[7:
4]<=sec1[7:
4]+1;end
elsesec1[3:
0]<=sec1[3:
0]+1;minclk<=0;
end
assignm_clk=minclk||count1;
always@（posedgect1）//分计时和分调整进程
begin
if（min1==8'h59）beginmin1<=0;hclk<=1;end
elsebegin
if（min1[3:
0]==9）
beginmin1[3:
0]<=0;min1[7:
4]<=min1[7:
4]+1;end
elsemin1[3:
0]<=min1[3:
0]+1;hclk<=0;
end
end
assignh_clk=hclk||counta;
always@（posedgecta）//小时计时和小时调整进程
if（hour1==8'h23）hour1<=0;
elseif（hour1[3:
0]==9）
beginhour1[7:
4]<=hour1[7:
4]+1;hour1[3:
0]<=0;end
elsehour1[3:
0]<=hour1[3:
0]+1;
always@（posedgect2）//闹钟定时功能中的分钟调节进程
if（amin==8'h59）amin<=0;
elseif（amin[3:
0]==9）
beginamin[3:
0]<=0;amin[7:
4]<=amin[7:
4]+1;end
elseamin[3:
0]<=amin[3:
0]+1;
always@（posedgectb）//闹钟定时功能中的小时调节进程
if（ahour==8'h23）ahour<=0;
elseif（ahour[3:
0]==9）
beginahour[3:
0]<=0;ahour[7:
4]<=ahour[7:
4]+1;end
elseahour[3:
0]<=ahour[3:
0]+1;
always//闹铃功能
if（（min1==amin）&&（hour1==ahour）&&（amin|ahour）&&（!
change））
//若按住“change”键不放,可屏蔽闹铃音
if（sec1<8'h20）alert1<=1;//控制闹铃的时间长短
elsealert1<=0;
elsealert1<=0;
always//时、分、秒的显示控制
case（m）
3'b00:
beginhour<=hour1;min<=min1;sec<=sec1;end
//计时状态下的时、分、秒显示
3'b01:
beginhour<=ahour;min<=amin;sec<=8'hzz;end
//定时状态下的时、分、秒显示
3'b10:
beginhour<=hour1;min<=min1;sec<=8'hzz;end
//校时状态下的时、分、秒显示
endcase
assignLD_alert=（ahour|amin）?
1:
0;//指示是否进行了闹铃定时assignalert=（（alert1）?
clk_1k&clk:
0）|alert2;//产生闹铃音或整点报时音always//产生整点报时信号alert2
begin
if（（min1==8'h59）&&（sec1>8'h54）||（!
（min1|sec1）））
if（sec1>8'h54）alert2<=ear&clk_1k;//产生短音
elsealert2<=!
ear&clk_1k;//产生长音
elsealert2<=0;
end
endmodule
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