vhdl课程设计电子钟+闹铃样本.docx
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vhdl课程设计电子钟+闹铃样本
数字钟设计
一、系统功能概述
（一）、系统实现功能：
1、具备“时”、“分”、“秒”十进制数字显示（小时从00~23）。
2、具备手动校时、校分、校秒功能。
3、有定期和闹钟功能，可以在设定期间发出闹铃声。
4、能进行整点报时。
从59分50秒起，每隔2秒发一次低音“嘟”信号，持续5次，最后一次为高音“嘀”信号。
（二）、各项设计指标：
1、显示某些采用6个LED显示屏，从高位至低位分别显示时、分、秒。
2、有一种设立调闹钟定期时间、正常时间按钮，选取调对象。
3、有三个按钮分别调时、分、秒时间。
4、有一种按钮用作启动/关闭闹铃。
5、此外需要两个时钟信号来给系统提供脉冲信号，使时钟和闹钟正常工作，分别为1Hz、1kHz脉冲。
二、系统构成以及系统各某些设计
1、系统构造描述//规定：
系统（或顶层文献）构造描述，各个模块（或子程序）功能描述；
（一）系统顶层文献：
1、顶层文献图：
（见下页）
2、各模块解释：
（1）、7个输入量clk_1khz、clk_1hz、key_slt、key_alarm、sec_set、min_set、hour_set：
其中clk_1khz为闹铃模块提供时钟，解决后能产生“嘟”、“嘀”和变化闹铃声音；clk_1hz为计时模块提供时钟信号，每秒计数一次；key_slt选取设立对象：
定期或正常时间；key_alarm可以启动和关闭闹铃；sec_set、min_set、hour_set用于设立时间或定期，与key_slt有关联。
各按键输出为脉冲信号。
（2）、CNT60_A_SEC模块：
这个模块式将clk_1hz这个时钟信号进行60进制计数，并产生一种分钟触发信号。
该模块能将当前计数值实时按BCD码格式输出。
将该输出接到两位LED数码后能时时显示秒状态。
通过alarm_clk可以选取设立对象为时间还是定期值。
在设立时间模式上，key上一种输入脉冲可以将clk输入信号加一。
在设立定期模式上，key上脉冲只修改定期值，不影响时间脉冲clk状态。
同步该模块具备两个输出口out_do、out_di来触发整点报时“嘟”、“嘀”声音。
（3）、CNT60_A_MIN模块：
这个模块式将CNT60_A_SEC输出信号进行60进制计数，并产生一种时位触发信号。
该模块能将当前计数值实时按BCD码格式输出。
将该输出接到两位LED数码后能时时显示分状态。
通过alarm_clk可以选取设立对象为时间还是定期值。
在设立时间模式上，key上一种输入脉冲可以将clk输入信号加一。
在设立定期模式上，key上脉冲只修改定期值，不影响时间脉冲clk状态。
同步该模块具备三个输出口out_do、out_di、out_alarm来触发整点报时“嘟”、“嘀”、闹铃声音。
（4）、CNT24_A_HOUR模块：
这个模块式将CNT60_A_MIN输出信号做24进制计数。
该模块能将当前计数值实时按BCD码格式输出。
将该输出接到两位LED数码后能时时显示时状态。
通过alarm_clk可以选取设立对象为时间还是定期值。
在设立时间模式上，key上一种输入脉冲可以将clk输入信号加一。
在设立定期模式上，key上脉冲只修改定期值，不影响时间脉冲clk状态。
同步该模块具备一种输出口out_alarm来触发整点报时闹铃声音。
（5）、PWM_OUT模块：
该模块为PWM产生模块，通过EN可启动和关闭PWM输出。
模块依照CLK信号二分频产生高低音，并组合，能输出三种声音状态——“嘟”、“嘀”、闹铃。
而该三种声音要被秒、分、时输出触发才干输出PWM。
（二）系统各个模块VHDL程序：
（1）、CNT60_A_SEC模块：
程序源代码如下：
libraryieee;
useieee.std_logic_1164.all;
useieee.std_logic_unsigned.all;
entitycnt60_a_secis
port（
clk,clr,enb：
instd_logic;--clk：
时钟输入信号，clr：
清零端，enb：
使能端
key：
instd_logic;--输入按键脉冲，调节闹铃定期或时间
alarm_clk：
instd_logic;--1:
alarm0:
clk--设立模式选取：
闹铃调节模式、时间调节模式
qout_sl：
outstd_logic_vector（3downto0）；--显示输出秒低位
qout_sh：
outstd_logic_vector（3downto0）;--显示输出秒高位
co：
outstd_logic；--进位输出，触发分计数模块
out_do：
outstd_logic;--在整点报时中输出“嘟”触发信号
out_di：
outstd_logic--在整点报时中输出“嘀”触发信号
）;
end;
architectureaofcnt60_a_secis
signalqout2_l:
std_logic_vector（3downto0）;
signalqout2_h:
std_logic_vector（3downto0）;
signalalarm_l:
std_logic_vector（3downto0）;
signalalarm_h:
std_logic_vector（3downto0）;
signalclk1,clk2,tclk,aclk,ac_slt：
std_logic;
begin
process（alarm_clk）--当该端口输入一种脉冲时，修改设立模式：
时间调节或闹铃模式切换
begin
ifalarm_clk'eventandalarm_clk='1'then
ifac_slt='0'then--如果为定期模式，将改为闹铃模式
ac_slt<='1';
else
ac_slt<='0';
endif;
endif;
endprocess;
process（key,clk,ac_slt）--依照设立模式，解决key上脉冲信号
begin
ifac_slt='0'then--时间调节模式
aclk<='0';
ifclk='1'andkey='1'then--clk=1则tclk<=0，通过挖洞方式添加一种脉冲
tclk<='0';
elsifclk='0'andkey='1'then--clk=0,则tclk<=1,产生一种高电平，添加一脉冲
tclk<='1';
else
tclk<=clk;
endif;
elsifac_slt='1'then--闹铃调节模式
tclk<=clk;
aclk<=key；--key上脉冲直接修改闹铃定期值
endif;
endprocess;
process（tclk,clr,enb）--60进制计数，个位、十位放在两个暂时变量中，表达秒状态
begin
ifclr='1'then--clearingworksatthestateofhighvoltage
qout2_l<="0000";
qout2_h<="0000";
elsiftclk'eventandtclk='1'then
ifenb='1'then--enableworksathighvoltage
ifqout2_l="1001"andqout2_h="0101"then
qout2_l<="0000";--afullmodeiscompletedandacarryoutisgenerated
qout2_h<="0000";
elsifqout2_l="1001"then
qout2_l<="0000";
qout2_h<=qout2_h+1;
else
qout2_l<=qout2_l+1;--inprocessofcounting
endif;
endif;
endif;
endprocess;
process（aclk,clr,enb）--修改闹铃定期值
begin
ifclr='1'then--clearingworksatthestateofhighvoltage
alarm_l<="0000";
alarm_h<="0000";
elsifaclk'eventandaclk='1'then
ifenb='1'then--enableworksathighvoltage
ifalarm_l="1001"andalarm_h="0101"then
alarm_l<="0000";--afullmodeiscompletedandacarryoutisgenerated
alarm_h<="0000";
elsifalarm_l="0101"then
alarm_l<="0000";
alarm_h<=alarm_h+1;
else
alarm_l<=alarm_l+1;--inprocessofcounting
endif;
endif;
endif;
endprocess;
process（qout2_l,qout2_h,alarm_l,alarm_h,alarm_clk）--产生进位,显示时间或闹铃定期值
begin
ifqout2_l="0000"andqout2_h="0000"then
co<='1';
else
co<='0';
endif;
ifac_slt='0'then--显示时间
qout_sl<=qout2_l;
qout_sh<=qout2_h;
else--显示定期值
qout_sh<=alarm_h;
qout_sl<=alarm_l;
endif;
endprocess;
process（qout2_l,qout2_h）--依照秒状态输出“嘟”、“嘀”触发信号
begin
ifqout2_h="0101"then
ifqout2_l="0000"then
out_do<='1';
elsifqout2_l="0010"then
out_do<='1';
elsifqout2_l="0100"then
out_do<='1';
elsifqout2_l="0110"then
out_do<='1';
elsifqout2_l="1000"then
out_do<='1';
else
out_do<='0';
endif;
elsifqout2_h="0000"then
ifqout2_l="0000"then
out_di<='1';
out_do<='0';
else
out_di<='0';
endif;
else
out_do<='0';
out_di<='0';
endif;
endprocess;
end;
（2）、CNT60_A_MIN模块：
libraryieee;
useieee.std_logic_1164.all;
useieee.std_logic_unsigned.all;
entitycnt60_a_minis
port（
clk,clr,enb：
instd_logic；--clk：
时钟输入信号，clr：
清零端，enb：
使能端
key：
instd_logic；--输入按键脉冲，调节闹铃定期或时间
alarm_clk：
instd_logic；--1:
alarm0:
clk--设立模式选取：
闹铃调节模式、时间调节模式
qout_ml：
outstd_logic_vector（3downto0）；--显示输出分低位
qout_mh：
outstd_logic_vector（3downto0）；--显示输出分高位
co：
outstd_logic；--进位输出，触发时计数模块
out_alarm:
outstd_logic;--闹铃触发信号，时间到后输出高电平触发闹铃
out_do,out_di：
outstd_logic--在整点报时中输出“嘟”“嘀”触发信号
）;
end;
architectureaofcnt60_a_minis
signalqout2_l:
std_logic_vector（3downto0）;
signalqout2_h:
std_logic_vector（3downto0）;
signalalarm_l:
std_logic_vector（3downto0）;
signalalarm_h:
std_logic_vector（3downto0）;
signalclk1,clk2,tclk,aclk,ac_slt：
std_logic;
begin
process（alarm_clk）--当该端口输入一种脉冲时，修改设立模式：
时间调节或闹铃模式切换
begin
ifalarm_clk'eventandalarm_clk='1'then
ifac_slt='0'then--如果为定期模式，将改为闹铃模式
ac_slt<='1';
else
ac_slt<='0';
endif;
endif;
endprocess;
process（key,clk,ac_slt）--依照设立模式，解决key上脉冲信号
begin
ifac_slt='0'then--时间调节模式
aclk<='0';
ifclk='1'andkey='1'then--clk=1则tclk<=0，通过挖洞方式添加一种脉冲
tclk<='0';
elsifclk='0'andkey='1'then--clk=0,则tclk<=1,产生一种高电平，添加一脉冲
tclk<='1';
else
tclk<=clk;
endif;
elsifac_slt='1'then--闹铃调节模式
tclk<=clk;
aclk<=key；--key上脉冲直接修改闹铃定期值
endif;
endprocess；
process（tclk,clr,enb）--60进制计数，个位、十位放在两个暂时变量中，表达分状态
begin
ifclr='1'then--clearingworksatthestateofhighvoltage
qout2_l<="0000";
qout2_h<="0000";
elsiftclk'eventandtclk='1'then
ifenb='1'then--enableworksathighvoltage
ifqout2_l="1001"andqout2_h="0101"then
qout2_l<="0000";--afullmodeiscompletedandacarryoutisgenerated
qout2_h<="0000";
elsifqout2_l="1001"then
qout2_l<="0000";
qout2_h<=qout2_h+1;
else
qout2_l<=qout2_l+1;--inprocessofcounting
endif;
endif;
endif;
endprocess;
process（aclk,clr,enb）--修改闹铃定期值
begin
ifclr='1'then--clearingworksatthestateofhighvoltage
alarm_l<="0000";
alarm_h<="0000";
elsifaclk'eventandaclk='1'then
ifenb='1'then--enableworksathighvoltage
ifalarm_l="1001"andalarm_h="0101"then
alarm_l<="0000";--afullmodeiscompletedandacarryoutisgenerated
alarm_h<="0000";
elsifalarm_l="0101"then
alarm_l<="0000";
alarm_h<=alarm_h+1;
else
alarm_l<=alarm_l+1;--inprocessofcounting
endif;
endif;
endif;
endprocess;
process（qout2_l,qout2_h,alarm_l,alarm_h,alarm_clk）--产生进位,显示时间或闹铃定期值ofhighvoltage
begin
ifqout2_l="0000"andqout2_h="0000"then
co<='1';
else
co<='0';
endif;
ifac_slt='0'then
qout_ml<=qout2_l;
qout_mh<=qout2_h;
else
qout_mh<=alarm_h;
qout_ml<=alarm_l;
endif;
endprocess;
process（qout2_l,qout2_h,alarm_l,alarm_h）–判断定期值与时间值相等，输出闹铃触发信号
begin
ifqout2_l=alarm_landqout2_h=alarm_hthen
out_alarm<='1';
else
out_alarm<='0';
endif;
endprocess;
process（qout2_l,qout2_h）--依照分状态输出“嘟”、“嘀”触发信号
begin
ifqout2_l="1001"andqout2_h="0101"then
out_do<='1';
else
out_do<='0';
endif;
ifqout2_l="0000"andqout2_h="0000"then
out_di<='1';
else
out_di<='0';
endif;
endprocess;
end;
（3）、CNT24_A_HOUR模块：
libraryieee;
useieee.std_logic_1164.all;
useieee.std_logic_unsigned.all;
entitycnt24_a_houris
port（
clk,clr,enb：
instd_logic；--clk：
时钟输入信号，clr：
清零端，enb：
使能端
key：
instd_logic；--输入按键脉冲，调节闹铃定期或时间
alarm_clk：
instd_logic;--1:
alarm0:
clk--设立模式选取：
闹铃调节模式、时间调节模式
qout_hl：
outstd_logic_vector（3downto0）；--显示输出时低位
qout_hh：
outstd_logic_vector（3downto0）；--显示输出时高位
co：
outstd_logic；--进位输出
out_alarm:
outstd_logi--闹铃触发信号输出
）;
end;
architectureaofcnt24_a_houris
signalqout2_l:
std_logic_vector（3downto0）;
signalqout2_h:
std_logic_vector（3downto0）;
signalalarm_l:
std_logic_vector（3downto0）;
signalalarm_h:
std_logic_vector（3downto0）;
signalclk1,clk2,tclk,aclk,ac_slt：
std_logic;
begin
process（alarm_clk）--当该端口输入一种脉冲时，修改设立模式：
时间调节或闹铃模式切换
begin
ifalarm_clk'eventandalarm_clk='1'then
ifac_slt='0'then--如果为定期模式，将改为闹铃模式
ac_slt<='1'；
else
ac_slt<='0';
endif;
endif;
endprocess;
process（key,clk,ac_slt）--依照设立模式，解决key上脉冲信号
begin
ifac_slt='0'then--时间调节模式
aclk<='0';
ifclk='1'andkey='1'then--clk=1则tclk<=0，通过挖洞方式添加一种脉冲
tclk<='0';
elsifclk='0'andkey='1'then--clk=0,则tclk<=1,产生一种高电平，添加一脉冲
tclk<='1';
else
tclk<=clk;
endif;
elsifac_slt='1'then--闹铃调节模式
tclk<=clk;
aclk<=key；--key上脉冲直接修改闹铃定期值
endif;
endprocess；
process（tclk,clr,enb）--24进制计数，个位、十位放在两个暂时变量中，表达时状态
begin
ifclr='1'then--clearingworksatthestateofhighvoltage
qout2_l<="0000";
qout2_h<="0000";
elsiftclk'eventandtclk='1'then
ifenb='1'then--enableworksathighvoltage
ifqout2_l="1001"then
qout2_l<="0000";--afullmodeiscompletedandacarryoutisgenerated
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