vhdl数字时钟设计.docx
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vhdl数字时钟设计
一、题目分析
1、功能介绍
（1）具有时、分、秒计数显示功能，以24小时循环计时。
（2）时钟计数显示时有LED灯的花样显示。
（3）具有调节小时、分钟及清零的功能。
（4）具有整点报时功能。
2、总体方框图
CLK信号
3、性能指标及功能设计
1）时钟计数：
完成时、分、秒的正确计时并且显示所计的数字；对秒、分
——60进制计数，即从0到59循环计数，时钟——24进制计数，即从0到23循环计数，并且在数码管上显示数值。
2）时间设置：
手动调节分钟、小时，可以对所设计的时钟任意调时间，这样使数字钟真正具有使用功能。
我们可以通过实验板上的键7和键4进行任意的调整，因为我们用的时钟信号均是1HZ的，所以每LED灯变化一次就来一个脉冲，即计数一次。
3）清零功能：
reset为复位键，低电平时实现清零功能，高电平时正常计数。
可以根据我们自己任意时间的复位。
4）蜂鸣器在整点时有报时信号产生，蜂鸣器报警。
产生“滴答.滴答”的报警声音。
5）LED灯在时钟显示时有花样显示信号产生。
即根据进位情况，LED不停的闪烁，从而产生“花样”信号。
二、选择方案
1、方案选择
方案一：
根据总体方框图及各部分分配的功能可知，本系统可以由秒计数器、分钟计数器、小时计数器、整点报时、分的调整以及小时的调整和一个顶层文件构成。
采用自顶向下的设计方法，子模块利用VHDL语言设计，顶层文件用原理图的设计方法。
显示：
小时采用24进制，而分钟均是采用6进制和10进制的组合。
方案二：
根据总体方框图及各部分分配的功能可知，本系统可以由秒计数器、分钟计数器、小时计数器、整点报时、分的调整以及小时的调整和一个顶层文件构成。
采用自顶向下的设计方法，子模块利用VHDL语言设计，顶层文件用原理图的设计方法。
显示：
小时采用24进制，而分钟和秒均60进制。
终上所述，考虑到试验时的简单性，故我选择了方案二。
三、细化框图
根据自顶向下的方法以及各功能模块的的功能实现上述设计方案应系统细化框图：
花样显示
四、编写程序、仿真和分析
1、秒计数器
1）VHDL语言描述程序见附录
2）秒计数器的仿真波形图
3）波形分析
利用60进制计数器完成00到59的循环计数功能，当秒计数至59时，再来一个时钟脉冲则产生进位输出，即enmin=1；reset作为复位信号低电平有效，即高电平时正常循环计数，低电平清零。
因为这种60进制的VHDL语言是很好写的，它并不复杂，再说我们必须要学会这些基本的硬件语言的描写。
2、分钟计数器
1）VHDL语言描述程序见附录
2）分钟计数器的仿真波形图
3）波形分析
小时计数模块利用10进制计数器，通过分钟的进位信号的输入可实现从00到59的循环计数。
3、小时计数器
1）VHDL语言描述程序见附录
2）小时计数器的仿真波形图
3）波形分析
小时计数模块利用24进制计数器，通过分钟的进位信号的输入可实现从00到23的循环计数。
4、整点报时报警模块
1）VHDL语言描述程序见附录
2）整点报时模块仿真波形图
1）波形分析
由图知对于整点报时模块，当分钟计数至59时来一个时钟脉冲则产生一个进位信号，分钟计数到00，此时产生报警信号持续一分钟。
当有时钟脉冲时lamp显示灯就闪烁轮续点亮。
五、全系统联调
1、数字时钟系统原理图
2、数字时钟系统波形图仿真
六、结论
通过本次课程设计，我学习到了很多，也收获了很多。
总结如下：
一、我对单片机的理论知识有了进一步的掌握，对单片机的原理和实际应用有了更多地理解和掌握。
二、我对单片机的C语言编程有了更深刻的认识和更扎实的掌握，我们不断修改，不断尝试，对源代码各个模块的函数都有了一个非常深入的掌握。
三、理论与实践相结合才能更好的理解和掌握所学的知识。
七、课程总结
通过本次设计，让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。
既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。
在本次设计中，我们还需要大量的以前没有学到过的知识，于是图书馆和INTERNET成了我们很好的助手。
在查阅资料的过程中，我们要判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中我们查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。
我们学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我们受益非浅。
在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。
有时发现一个问题的时候，需要做大量的工作，花大量的时间才能解决。
自然而然，我的耐心便在其中建立起来了。
为以后的工作积累了经验，增强了信心
八、附录（源程序）
1、小时计数器VHDL语言源程序（底层文件）
LIBRARYIEEE;
useIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITYhourIS
PORT（clk,reset:
INSTD_LOGIC;
daout:
outSTD_LOGIC_VECTOR（5DOWNTO0））;
ENDENTITYhour;
ARCHITECTUREfunOFhourIS
SIGNALcount:
STD_LOGIC_VECTOR（5DOWNTO0）;
BEGIN
daout<=count;
PROCESS（clk,reset）
BEGIN
IF（reset='0'）THENcount<="000000";——若reset=0，则异步清零
ELSIF（clk'eventandclk='1'）THEN——否则，若clk上升沿到
IF（count（3DOWNTO0）="1001"）THEN——若个位计时恰好到“1001”即9
IF（count<16#23#）THEN——23进制
count<=count+7;——若到23D则
else
count<="000000";——复0
ENDIF;
ELSIF（count<16#23#）THEN——若未到23D，则count进1
count<=count+1;
ELSE——否则清零
count<="000000";
ENDIF;——ENDIF（count（3DOWNTO0）=“1001”）
ENDIF;——ENDIF（reset=‘0’）
ENDPROCESS;
ENDfun;
2、分钟计数器VHDL语言源程序（底层文件）
LIBRARYIEEE;
USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITYminuteIS
PORT（clk,clk1,reset,sethour:
INSTD_LOGIC;
enhour:
OUTSTD_LOGIC;
daout:
OUTSTD_LOGIC_VECTOR（6DOWNTO0））;
ENDENTITYminute;
ARCHITECTUREfunOFminuteIS
SIGNALcount:
STD_LOGIC_VECTOR（6DOWNTO0）;
SIGNALenhour_1,enhour_2:
STD_LOGIC;——enmin_1为59分时的进位信号
BEGIN——enmin_2由clk调制后的手动调时脉冲信号串
daout<=count;
enhour_2<=（sethourandclk1）;——sethour为手动调时控制信号，高电平有效
enhour<=（enhour_1orenhour_2）;
PROCESS（clk,reset,sethour）
BEGIN
IF（reset='0'）THEN——若reset为0，则异步清零
count<="0000000";
ELSIF（clk'eventandclk='1'）THEN——否则，若clk上升沿到
IF（count（3DOWNTO0）="1001"）THEN——若个位计时恰好到“1001”即9
IF（count<16#60#）THEN——又若count小于16#60#，即60
IF（count="1011001"）THEN——又若已到59D
enhour_1<='1';——则置进位为1
count<="0000000";——count复0
ELSE
count<=count+7;——若count未到59D，则加7，即作“加6校正”
ENDIF;——使前面的16#60#的个位转变为8421BCD的容量
ELSE
count<="0000000";——count复0（有此句，则对无效状态电路可自启动）
ENDIF;——ENDIF（count<16#60#）
ELSIF（count<16#60#）THEN
count<=count+1;——若count<16#60#则count加1
enhour_1<='0'after100ns;——没有发生进位
ELSE
count<="0000000";——否则，若count不小于16#60#count复0
ENDIF;——ENDIF（count（3DOWNTO0）=“1001”）
ENDIF;——ENDIF（reset=‘0’）
ENDprocess;
ENDfun;
3、秒钟计数器VHDL语言源程序（底层文件）
LIBRARYIEEE;
USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITYsecondIS
PORT（clk,reset,setmin:
STD_LOGIC;
enmin:
OUTSTD_LOGIC;
daout:
OUTSTD_LOGIC_VECTOR（6DOWNTO0））;
ENDENTITYsecond;
ARCHITECTUREfunOFsecondIS
SIGNALcount:
STD_LOGIC_VECTOR（6DOWNTO0）;
SIGNALenmin_1,enmin_2:
STD_LOGIC;——enmin_1为59秒时的进位信号
BEGIN——enmin_2由clk调制后的手动调分脉冲信号串
daout<=count;
enmin_2<=（setminandclk）;——setmin为手动调分控制信号，高电平有效
enmin<=（enmin_1orenmin_2）;——enmin为向分进位信号
PROCESS（clk,reset,setmin）
BEGIN
IF（reset='0'）THENcount<="0000000";——若reset为0，则异步清零
ELSIF（clk'eventandclk='1'）then——否则，若clk上升沿到
IF（count（3downto0）="1001"）then——若个位计时恰好到“1001”即9
IF（count<16#60#）then——又若count小于16#60#,即60H
IF（count="1011001"）then——又若已到59D
enmin_1<='1';count<="0000000";——则置进位为1及count复0
ELSE——未到59D
count<=count+7;——则加7，而+7=+1+6，即作“加6校正”
ENDIF;
ELSE——若count不小于16#60#（即count等于或大于16#60#）
count<="0000000";——count复0
ENDIF;——ENDIF（count<16#60#）
ELSIF（count<16#60#）then——若个位计数未到“1001”则转此句再判
count<=count+1;——若count<16#60#则count加1
enmin_1<='0'after100ns;——没有发生进位
ELSE——否则，若count不小于16#60#
count<="0000000";——则count复0
ENDIF;——ENDIF（count（3DOWNTO0）=“1001”）
ENDIF;——ENDIF（reset=‘0’）
ENDPROCESS;
ENDfun;
4、整点报时报警模块VHDL语言源程序（底层文件）
LIBRARYIEEE;
USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITYalertIS
PORT（clk:
INSTD_LOGIC;
dain:
INSTD_LOGIC_VECTOR（6DOWNTO0）;
speak:
OUTSTD_LOGIC;
lamp:
OUTSTD_LOGIC_VECTOR（2DOWNTO0））;
ENDalert;
ARCHITECTUREfunOFalertIS
SIGNALcount:
STD_LOGIC_VECTOR（1DOWNTO0）;
SIGNALcount1:
STD_LOGIC_VECTOR（1DOWNTO0）;
BEGIN
speaker:
PROCESS（clk）
BEGIN
speak<=count1
（1）;
IF（clk'eventandclk='1'）THEN
IF（dain="0000000"）THEN
IF（count1>="10"）THEN
count1<="00";——count1为三进制加法计数器
ELSE
count1<=count1+1;
ENDIF;
ENDIF;
ENDIF;
ENDPROCESSspeaker;
lamper:
PROCESS（clk）
BEGIN
IF（rising_edge（clk））THEN
IF（count<="10"）THEN
IF（count="00"）THEN
lamp<="001";——循环点亮三只灯
ELSIF（count="01"）THEN
lamp<="010";
ELSIF（count="10"）THEN
lamp<="100";
ENDIF;
count<=count+1;
ELSE
count<="00";
ENDIF;
ENDIF;
ENDPROCESSlamper;
ENDfun;
当我被上帝造出来时，上帝问我想在人间当一个怎样的人，我不假思索的说，我要做一个伟大的世人皆知的人。
于是，我降临在了人间。
我出生在一个官僚知识分子之家，父亲在朝中做官，精读诗书，母亲知书答礼，温柔体贴，父母给我去了一个好听的名字：
李清照。
小时侯，受父母影响的我饱读诗书，聪明伶俐，在朝中享有“神童”的称号。
小时候的我天真活泼，才思敏捷，小河畔，花丛边撒满了我的诗我的笑，无可置疑，小时侯的我快乐无虑。
“兴尽晚回舟，误入藕花深处。
争渡，争渡，惊起一滩鸥鹭。
”青春的我如同一只小鸟，自由自在，没有约束，少女纯净的心灵常在朝阳小，流水也被自然洗礼，纤细的手指拈一束花，轻抛入水，随波荡漾，发髻上沾着晶莹的露水，双脚任水流轻抚。
身影轻飘而过，留下一阵清风。
可是晚年的我却生活在一片黑暗之中，家庭的衰败，社会的改变，消磨着我那柔弱的心。
我几乎对生活绝望，每天在痛苦中消磨时光，一切都好象是灰暗的。
“寻寻觅觅冷冷清清凄凄惨惨戚戚”这千古叠词句就是我当时心情的写照。
最后，香消玉殒，我在痛苦和哀怨中凄凉的死去。
在天堂里，我又见到了上帝。
上帝问我过的怎么样，我摇摇头又点点头，我的一生有欢乐也有坎坷，有笑声也有泪水，有鼎盛也有衰落。
我始终无法客观的评价我的一生。
我原以为做一个着名的人，一生应该是被欢乐荣誉所包围，可我发现我错了。
于是在下一轮回中，我选择做一个平凡的人。
我来到人间，我是一个平凡的人，我既不着名也不出众，但我拥有一切的幸福：
我有温馨的家，我有可亲可爱的同学和老师，我每天平凡而快乐的活着，这就够了。
天儿蓝蓝风儿轻轻，暖和的春风带着春的气息吹进明亮的教室，我坐在教室的窗前，望着我拥有的一切，我甜甜的笑了。
我拿起手中的笔，不禁想起曾经作诗的李清照，我虽然没有横溢的才华，但我还是拿起手中的笔，用最朴实的语言，写下了一时的感受：
人生并不总是完美的，每个人都会有不如意的地方。
这就需要我们静下心来阅读自己的人生，体会其中无尽的快乐和与众不同。
“富不读书富不久，穷不读书终究穷。
”为什么从古到今都那么看重有学识之人？
那是因为有学识之人可以为社会做出更大的贡献。
那时因为读书能给人带来快乐。
自从看了《丑小鸭》这篇童话之后，我变了，变得开朗起来，变得乐意同别人交往，变得自信了……因为我知道：
即使现在我是只“丑小鸭”，但只要有自信，总有一天我会变成“白天鹅”的，而且会是一只世界上最美丽的“白天鹅”……
我读完了这篇美丽的童话故事，深深被丑小鸭的自信和乐观所折服，并把故事讲给了外婆听，外婆也对童话带给我们的深刻道理而惊讶不已。
还吵着闹着多看几本名着。
于是我给外婆又买了几本名着故事，她起先自己读，读到不认识的字我就告诉她，如果这一面生字较多，我就读给她听整个一面。
渐渐的，自己的语文阅读能力也提高了不少，与此同时我也发现一个人读书的乐趣远不及两个人读的乐趣大，而两个人读书的乐趣远不及全家一起读的乐趣大。
于是，我便发展“业务”带动全家一起读书……现在，每每遇到好书大家也不分男女老少都一拥而上，争先恐后“抢书”，当我说起我最小应该让我的时候，却没有人搭理我。
最后还把书给撕坏了，我生气地哭了，妈妈一边安慰我一边对外婆说：
“孩子小，应该让着点。
”外婆却不服气的说：
“我这一把年纪的了，怎么没人让我呀？
”大家人你一言我一语，谁也不肯相让……读书让我明白了善恶美丑、悲欢离合，读一本好书，犹如同智者谈心、谈理想，教你辨别善恶，教你弘扬正义。
读一本好书，如品一杯香茶，余香缭绕。
读一本好书，能使人心灵得到净化。
书是我的老师，把知识传递给了我；书是我的伙伴，跟我诉说心里话；书是一把钥匙，给我敞开了知识的大门；书更是一艘不会沉的船，引领我航行在人生的长河中。
其实读书的真真乐趣也就在于此处，不是一个人闷头苦读书；也不是读到好处不与他人分享，独自品位；更不是一个人如痴如醉地沉浸在书的海洋中不能自拔。
而是懂得与朋友，家人一起分享其中的乐趣。
这才是读书真正之乐趣呢！
这所有的一切，不正是我从书中受到的教益吗？
我阅读，故我美丽；我思考，故我存在。
我从内心深处真切地感到：
我从读书中受到了教益。
当看见有些同学宁可买玩具亦不肯买书时，我便想到培根所说的话：
“世界上最庸俗的人是不读书的人，最吝啬的人是不买书的人，最可怜的人是与书无缘的人。
”许许多多的作家、伟人都十分喜欢看书，例如毛泽东主席，他半边床上都是书，一读起书来便进入忘我的境界。
书是我生活中的好朋友，是我人生道路上的航标，读书，读好书，是我无怨无悔的追求。
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