《EDA技术及其应用》实验.docx
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《EDA技术及其应用》实验
学生实验报告
系别
课程名称
《EDA技术及其应用》实验
班级
实验名称
电子钟设计
姓名
实验时间
2012年11月20日
学号
指导教师
报告内容
一、实验目的和任务
1、设计电子钟，学习较复杂的数字系统设计方法；
2、熟悉掌握之前学过的知识应用。
二、实验原理介绍
完成一个带有时分秒显示的电子钟，时间可以设定。
可12、24小时调节，能作秒表计时，可倒计时，可做闹钟。
实验步骤
1、为本项设计建立文件夹；
2、输入设计项目和存盘
3、将设计项目设置成工程文件
4、定制6进制计数器文件，下面是其程序，然后生成控制器原理图
modulecnt6（q,clk,cout,rst,en,add_sub）;
inputclk,rst,en,add_sub;
output[3:
0]q;
outputregcout;
regcout1,cout2;
reg[3:
0]q;
reg[3:
0]q1;
reg[3:
0]q2;
always@（posedgeclkorposedgerst）
begin
if（rst）q1<=0;
elseif（add_sub）
if（q1==4'b0101）
begin
q1<=0;
cout1<=1;
end
else
begin
q1<=q1+1;
cout1<=0;
end
else
if（q1==4'b0000）
begin
q1<=4'b0101;
cout1<=1;
end
else
begin
q1<=q1-1;
cout1<=0;
end
end
always@（posedgeclkorposedgerst）
begin
if（rst）q2<=0;
elseif（en）
begin
if（q2==4'b0101）
begin
q2<=0;
cout2<=1;
end
else
begin
q2<=q2+4'b0001;
cout2<=0;
end
end
end
always@（en,q1,q2,cout1,cout2）
begin
if（en）
beginq<=q2;cout<=cout2;end
else
beginq<=q1;cout<=cout1;end
end
endmodule
5、定制10进制计数器文件，下面是其程序，然后生成计数器原理图
modulecnt10（q,clk,cout,rst,en,add_sub）;
inputclk,rst,en,add_sub;
output[3:
0]q;
outputregcout;
regcout1,cout2;
reg[3:
0]q;
reg[3:
0]q1;
reg[3:
0]q2;
always@（posedgeclkorposedgerst）
begin
if（rst）q1<=0;
elseif（add_sub）
if（q1==4'b1001）
begin
q1<=0;
cout1<=1;
end
else
begin
q1<=q1+1;
cout1<=0;
end
else
if（q1==4'b0000）
begin
q1<=4'b1001;
cout1<=1;
end
else
begin
q1<=q1-1;
cout1<=0;
end
end
always@（posedgeclkorposedgerst）
begin
if（rst）q2<=0;
elseif（en）
begin
if（q2==4'b1001）
begin
q2<=0;
cout2<=1;
end
else
begin
q2<=q2+4'b0001;
cout2<=0;
end
end
end
always@（en,q1,q2,cout1,cout2）
begin
if（en）
beginq<=q2;cout<=cout2;end
else
beginq<=q1;cout<=cout1;end
end
endmodule
6、利用已定制好的6进制及10进制原理图生成60进制原理图：
图：
秒输出的原理框图
图：
分输出的原理框图
7、定制24进制计数器文件，含12—24小时转换，下面是其程序，然后生成计数器原理图
modulecnt24（q,clk,cout,rst,en,add_sub,switch）;
inputclk,rst,en,add_sub,switch;
output[4:
0]q;
outputregcout;
regcout1,cout2;
reg[4:
0]q;
reg[4:
0]q1;
reg[4:
0]q2;
reg[4:
0]q3;
always@（posedgeclkorposedgerst）
begin
if（rst）q1<=0;
elseif（add_sub）//实现倒计时
if（q1==5'b10111）
begin
q1<=5'b00000;
cout1<=1;
end
else
begin
q1<=q1+1;
cout1<=0;
end
else
if（q1==5'b00000）
begin
q1<=5'b10111;
cout1<=1;
end
else
begin
q1<=q1-5'b00001;
cout1<=0;
end
end
always@（posedgeclkorposedgerst）//实现秒表功能
begin
if（rst）q2<=0;
elseif（en）
begin
if（q2==5'b10111）
begin
q2<=0;
cout2<=1;
end
else
begin
q2<=q2+5'b00001;
cout2<=0;
end
end
end
always@（en,q1,q2,cout1,cout2）//秒表和倒计时互相转换
begin
if（en）
beginq3<=q2;cout<=cout2;end
else
beginq3<=q1;cout<=cout1;end
end
always@（q3,switch）//12小时和24小时互相转换
begin
if（switch）
begin
if（q3>4'd12）q<=q3-4'd12;
elseq<=q3;
end
elseq<=q3;
end
endmodule
图：
小时输出的原理框图
8、定制十进制的小时在数码管上显示器件，下面是其程序，然后生成计数器原理图
modulebcd（a,hour）;
input[4:
0]a;
output[7:
0]hour;
reg[7:
0]hour;
always@（a）
begin
if（a>19）hour<=a+8'b00001100;
elseif（a>9）hour<=a+8'b00000110;
elsehour<={4'b0000,a};
end
endmodule
图：
十进制的小时在数码管上显示
9、完成原理图设计，具体步骤如下：
（1）选择File文件里的新生成文件newfile，然后选择BlockDiagram/SchematicFile，点击确定；
（2）进入原理图设计面，双击空白处，弹出Symbol框，选择Project文件包，选择已生成的原理图，并完成原理图；
10、时序仿真，测试设计项目的正确性，即逻辑仿真；
11、引脚锁定；
12、编程下载。
三、设计代码（或原理图）、仿真波形及分析
图：
电子钟原理图
原理图中：
rst：
复位键，异步复位，高电平有效。
en：
秒表计时键，高电平有效，启动秒表计时功能。
add_sub：
倒计时键，当add_sub=1时，正常计时；add_sub=0时，启动倒计时功能。
switch：
12-24小时显示转换键，当switch=1时，时钟为12小时制；当switch=0时，小时为24小时制
图：
加了闹钟功能的电子钟原理图
图：
正常显示时分秒的仿真波形
图：
复位功能仿真波形
图：
秒表计时的仿真波形
从上面两图可以貌似正常显示时间与当秒表计算的效果是一样的，其实不然，正常显示时间是真正的时间显示，当秒表使用的计时只是采用了24时的计算方法，才导致其仿真效果一样，下载到硬件上实现时，其效果就明显不同了。
图：
倒计时的仿真波形
当倒计时用时，因为这个电子钟没有设定可以设置时间的程序，因此，只能在当前显示的时间进行倒计时，这点需要改进。
四、实验结论与心得
1、设置6进制、10进制的程序时，使我明白了不是所有程序都是可以直接运用，要符合自己的设计要求才行，如直接调用10进制异步复位和同步时钟时能的程序，则与时间60进制的个位向十位进位不一样，这时就需要改进了。
2、由于这个时钟的程序上设计存在一定的缺陷：
①仿真及下载实现时，均必须令倒计时功能键处在高电平，才可以让时钟正常显示时间。
②没有独立正常显示时钟的模块，即复位键有效时，正常显示的时间也为零，不符合实际应用。
五、实验评价（教师）
１.实验步骤正确，完成了本实验的全部内容。
很好（ ） 一般（ ） 否（ ）
２.实验数据全面，调试步骤准确，结果正确。
很好（ ） 一般（ ） 否（ ）
３.实验报告格式规范，图表清晰。
很好（ ） 一般（ ） 否（ ）
教师签名
王红航
批改时间
年月日
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