南京邮电大学VHDL设计报告数字时钟设计数码管学号滚动显示Word格式.docx

1、3.2小组成员（程序设计） （调试及改进）3.3课题内容要求学生设计一个时钟，并输出到数码管显示时，分，秒。3.4方案设计3.4.1设计思路：选用6组数码管，分别显示小时数的十位、个位，分钟数的十位、个位，秒数的十位、个位。选用6个计数器来分别产生这6位数。因此需设计3个模10计数器来产生小时、分钟、秒的个位上的09,2个模6计数器来产生分钟、秒的十位上的05,1个模3计数器来产生时钟的十位上的02。采用外部时钟作为秒钟的计数时钟，然后上一级的进位信号作为下一级的时钟信号。各位上计数上产生的数字通过译码显示在7段数码管上。3.4.2系统原理图 秒个位 译码显示秒十位 译码显示 分个位 译码显示

2、分十位 译码显示 时个位 译码显示时十位译码显示3.4.3各模块算法框图（a）符号说明（1）hou1:小时数十位（2）hou2:小时数个位（3）min1:分钟数十位（4）min2:分钟数个位（5）sec1:秒数十位（6）sec2:秒数个位（b）各模块算法框图（1）秒钟计数器部分：（2）分钟计数器部分：（3）时针计数器部分：3.5设计实现时序仿真图及分析：仿真波形部分图形如上所示。Led1led6分别对应hou1sec2，在该波形中，第一个clk周期内led6管显示4，下一个clk上升沿时，led6变成5，接下来随着clk上升沿，led6依次显示6、7、8、9，在此期间，led5始终显示1，当第

3、6个clk上升沿来临时，led5变成2,同时led6从9变成0。此部分波形表示时钟从00:00:14一直计数到00：26。符合课题要求。实验（二）3.1综合题课题名称数码管学号滚动显示（调试及改进）要求学生在六个数码管滚动显示自己的学号（六位），每隔一定时间循环移位一次，学号为奇数则左移，学号为偶数则右移。间隔时间可由开关选择1秒、2秒、3秒、4秒。3.4方案设计：（1）利用动态扫描数码管及人眼的视觉暂留效应，通过引入一个高频时钟来做扫描时钟，同时分频该时钟，产生1Hz分频，即产生出1秒时钟。（2）设置一个移位时间计数器，来表征移位时间，利用之前产生的1Hz分频的计数操作，来产生不同的移位时间

4、，即1s、2s、3s、4s，同时进行标记位移位操作。（3）设置一个动态扫描变量，每个扫描时钟上升沿时，该变量进行移位操作，扫描0到flag（flag小于等于5），完成数码管的动态扫描。（4）设置另一个标记位变量flag1，当flag等于5时，flag1取代flag，来表征当前扫描最前端。随后定义变量j，j=（flag1-cnt）mod 6，完成flag=5之后的循环移位操作。3.4.2系统原理图： 1hz J=（flag1-cnt）mod63.5各模块算法：3.5.1符号说明：（1）Count:计数变量（2）Mtcnt:移位时间计数信号（3）Flag：标记位（0）（4）Flag1:标记位（可以

5、大于5）（5）Cnt：扫描位（6）Dire:方向选择信号3.5.2各模块算法框图（1）1Hz分频 N Y（2）移位操作 1Hz（3）动态扫描 20Hz（4）扫描显示3.6设计特点利用高频扫描信号带来的视觉暂留来实现动态扫描，通过标记位与移位的同步操作及扫描位的逐次跟踪，实现动态扫描，达到循环效果。3.7时序仿真图及分析：设置dire=0，mode=00，即每一秒数字右移，部分仿真波形图如下：如图，图中第2个clk（20Hz）上升沿来临时，clk1s（1Hz）迎来上升沿，flag和flag1分别加一，由4变成5，表明当前标记到第6个数码管，scan信号从001000到000001到100000再

6、到001000，实现循环选管，从seg7信号可以看出，当前数码管显示010606。如图，5.47s时clk1s上升沿来临，和上图clk1s上升沿来临时相隔1s，符合仿真时设置mode=00，即1s移位操作。随着clk1s上升沿来临，flag不变，仍为5，作为循环扫描的标记位，flag1加一，变成6。此时，scan从000010变成000001变成100000再变成000010，循环选管。当前数码管显示401063。和上图相比，学号010634时隔1s向右移位一次，变为601060，符合题目要求。如需实现左移操作，只要设dire=1即可。如需实现2s、3s、4s移位操作，只需设mode=01、1

7、0、11即可。四、实验总结这次设计，由于理论知识的不足，一开始的时候有些手忙脚乱，不知从何入手，在查阅了许多资料后有了一定的了解，实验的设计也慢慢有了雏形。这次实验设计，使我掌握了用硬件描述语言进行高速集成电路设计的基本技能。通过设计程序与实际仿真，熟悉了Quartus 的设计与仿真环境。VHDL语言与其他语言语法类似，但是执行方式存在很大的不同，各进程间并发执行是这门语言的一大特色。这次实验结束了，在这次实践中除了学会一些技能之外，还深切的体会到人与人之间相互协调合作、交流思想是十分重要的。在今后的工作中，我一定要戒骄戒躁，态度端正，要永远记住并深刻执行一句话：态度决定一切。通过这次毕业设计

8、我明白学习是一个长期积累的过程，在往后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己的知道层次和综合素质。附录一：源程序（实验一）library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity shizhong isport（ clk:in std_logic; led1:out std_logic_vector（6 downto 0）; led2: led3: led4: led5: led6:out std_logic_vector（6 downto 0）;end shizhong;archite

9、cture main of shizhong issignal hou1:std_logic_vector（3 downto 0）;signal hou2:signal min1:signal min2:signal sec1:signal sec2:begin-h110:process（clk,hou2,min1,min2,sec1,sec2）if clkevent and clk=1 thenif （hou1=0010 and hou2=0011）and（min1=0101 and min2=1001） and （sec1= and sec2=） thenhou1=0000;elsif （

10、hou2=and（min1=） then=hou1+1;end if;end process h110;-h220:process（clk,min1,min2,sec1,sec2,hou1）hou2elsif hou2=elsif （min1=hou2+1;end process h220;m110:process（clk,min2,sec1,sec2）if （min1=） then min1elsif （min2=and （sec1=）then=min1+1;end process m110;-m220:process（clk,sec1,sec2）if min2=）thenmin2elsif

11、 （sec1=min2+1;end process m220;-s110:process（clk）if （sec1=sec1else if sec2=then=sec1+1;end process s110;-s220:if sec2=sec2else sec2LED11000000end case;case hou2 isLED2case min1 isLED3case min2 isLED4case sec1 isLED5case sec2 isLED6end process disp;-end main;附录二源程序（实验二）：-entity number isport（clk:-时钟信

12、号，20Hz mode:in std_logic_vector（1 downto 0）;-控制信号，用于选择模式 dire:-方向信号,1为向左，0为向右 seg7:-7段显示控制信号（abcdefg） scan:out std_logic_vector（5 downto 0）;-数码管地址选择信号end number;architecture main of number issignal mtcnt:integer range 0 to 3;-移位时间计数器signal flag:integer range 0 to 5;-位置标记signal flag1:integer range 0

13、to 255;signal cnt:signal data:integer range 0 to 9;signal clk1s:std_logic;-1Hz分频，即1svariable count: if count=9 then clk1s=not clk1s; count:=0; else count:=count+1; end if;end process;-模式选择 case mode is when 00mtcntnull; end case;-移位标记process（clk1s）if clk1sevent and clk1s= if count=mtcnt then if flag5 then flag=flag+1; end if; flag1=flag1+1;-数码管动态扫描计数 if cnt=flag then cnt else cntscan000010 when 2=000100 when 3=001000 when 4=s