VHDL数字秒表.docx

1、VHDL数字秒表VHDL数字秒表数字秒表一 设计任务 设计用于体育比赛的数字秒表，要求： 1.计时精度大于1/1000秒，计时器能显示1/1000秒的时间，提供给计时器内部定时器的时钟频率为10MHz；计时器的最长计时时间为1小时，为此需要一个7位的显示器，显示的最长时间为59分59.999秒。 2.设计复位和起/停开关。 （1）复位开关用来使计时器清零，并做好计时准备。 （2）起/停开关的使用方法与传统的机械式计时器相同，即按一下起/停开关，启动计时器开始计时，再按一下起/停开关时终止。 （3）复位开关可以在任何情况下使用，即使在计时过程中，只要按一下复位开关，计时器进程立即终止，并对计时器

2、清零。二 方案选择与设计 方案选择 利用VHDL语言进行数字秒表设计有多种方法。可以利用原件例化语句将各模块联系起状态信号（计数的使能信号EN），两片的CLK端同时接计数输入信号。 具体思路： 通过分频器将10M晶振所提供的信号进行10000分频，生成脉冲作为计时信号，经计数器累加计数实现数字秒表计数的功能。设计采用七位LED数码管显示分、秒，需要5个10计数器和2个6计数器。使用按键开关可实现开始/结束计时操作以及复位清零操作。 设计 整个系统设计是采用自顶向下分析，自底向上设计。将数字秒表系统的整体分解为各个模块电路。 1.顶层电路设计 在顶层设计中，要对内部分各功能块的连接关系和对外的接

3、口关系进行描述，而功能块实际的逻辑功能和具体的实现形式则由下一层模块来描述。 数字秒表原理图顶层电路图 根据数字秒表的原理图来进行顶层文件的设计。此次设计中使用了总线，从而简化了顶层电路图的绘制。 2 时钟分频电路模块 在基于EDA技术的数字电路系统设计中，分频电路应用十分广泛。常常用分频电路来得到数字系统中各种不同频率的控制信号。所谓分频电路，就是将一个给定的频率较高的数字输入信号经过适当处理后，产生一个或数个频率较低的数字输出信号。 本设计需要一个计时范围为0.001s59分59.999秒的秒表，首先输入一个频率为10MHZ时钟信号源，由CLK输入，经其进行10000分频后获得一个比较精确

4、的1000Hz计时脉冲，即周期为1/1000秒的计时脉冲，由CLR_CNT输出。分频器符号 3 十进制计数控制模块 计数是一种最简单基本的运算，计数器就是实现这种运算的逻辑电路，计数器在数字系统中主要是对脉冲的个数进行计数，以实现测量、计数和控制的功能，同时兼有分频功能。 此次设计中为程序方便没有将按键控制功能单独设为一个模块，而是将其添加到了普通十进制计数器程序中，将两者综合生成十进制计数控制模块。十进制计数控制模块符号CLK为时钟信号输入端、RST为复位信号输入端、 EN为使能控制信号输入端、 DOUT3.0为十进制计数数据输出端、 COUT为进位信号输出端。 4 六进制计数控制模块 六进

5、制计数器与十进制计数器类似，同样此处为程序方便没有将按键控制功能单独设为一个模块，而是将其添加到了普通六进制计数器程序中，将两者综合生成六进制计数控制模块。六进制计数控制模块符号 CLK为时钟信号输入端、RST为复位信号输入端、 EN为使能控制信号输入端、 DOUT3.0为六进制计数数据输出端、 COUT为进位信号输出端。三 软件设计与仿真3.1时钟分频电路模块 程序library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity CLKGEN isport(clki:in std_logic; clko:out std_logic); end CLKGEN;ar

6、chitecture behav of CLKGEN issignal q:integer range 0 to 9999;begin process(clki,q)beginif clkievent and clki = 1 thenq=q+1;end if;if q = 1 thenclko = 0;elseclko 0); ELSIF CLKEVENT AND CLK = 1 THEN IF EN = 1 THEN IF Q0); END IF; ELSE Q := Q ; END IF; END IF; IF Q = 0101 THEN COUT = 0; ELSE COUT = 1; END IF;DOUT0); ELSIF CLKEVENT AND CLK = 1 THEN IF EN = 1 THEN IF Q0); END IF; ELSE Q := Q ; END IF; END IF; IF Q = 1001 THEN COUT = 0; ELSE COUT = 1; END IF;DOUT= Q ;END PROCESS;END behav;十进制计数控制模块仿真十进制计数控制模块仿真结果