基于vhdl语言的数字钟

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1、数字时钟的设计摘要：在这快速发展的年代，时间对人们来说是越来越宝贵，在快节奏的生活时，人们往往忘记了时间，一旦遇到重要的事情而忘记了时间，这将会带来很大的损失。因此我们需要一个定时系统来提醒这些忙碌的人。数字化的钟表给人们带来了极大的方便。近些年，随着科技的发展和社会的进步，人们对数字钟的要求也越来越高，传统的时钟已不能满足人们的需求。本设计主要研究基于FPGA的数字钟，要求时间以24小时为一个周期,显示时、分、秒。关键字：数字时钟，EDA，FPGA，VHDL，Max_Plus_II引言本设计采用的VHDL是一

2、种全方位的硬件描述语言，具有极强的描述能力，能支持系统行为级、寄存器传输级和逻辑门级三个不同层次的设计；支持结构、数据流、行为三种描述形式的混合描述、覆盖面广、抽象能力强，因此在实际应用中越来越广泛。ASIC是专用的系统集成电路，是一种带有逻辑处理的加速处理器。而FPGA是特殊的ASIC芯片，与其他的ASIC芯片相比，它具有设计开发周期短、设计制造成本低、开发工具先进、标准产品无需测试、质量稳定以及可实时在线检测等优点。钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动

3、报警、定时启闭电路、定时开关烘箱、通断动力设备，甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。1.课题相关技术的发展当今电子产品正向功能多元化,体积最小化,功耗最低化的方向发展。它与传统的电子产品在设计上的显著区别师大量使用大规模可编程逻辑器件，使产品的性能提高，体积缩小，功耗降低.同时广泛运用现代计算机技术，提高产品的自动化程度和竞争力，缩短研发周期。EDA技术正是为了适应现代电子技术的要求，吸收众多学科最新科技成果而形成的一门新技术。美国

4、ALTERA公司的可编程逻辑器件采用全新的结构和先进的技术，加上MaxplusII(或最新的QUARTUS)开发环境，更具有高性能，开发周期短等特点，十分方便进行电子产品的开发和设计。EDA技术，技术以大规模可编程逻辑器件为设计载体，以硬件描述语言为系统逻辑描述主要表达方式，以计算机、大规模可编程逻辑器件的开发软件及实验开发系统为设计工具，通过有关的开发软件，自动完成用软件的方式设计的电子系统到硬件系统的逻辑编译，逻辑化简，逻辑分割，逻辑映射，编程下载等工作。最终形成集成电子系统或专用集成芯片的一门新技术。本设

5、计利用VHDL硬件描述语言结合可编程逻辑器件进行的，并通过数码管动态显示计时结果。数字钟可以由各种技术实现，如单片机等.利用可编程逻辑器件具有其他方式没有的特点，它具有易学，方便，新颖，有趣，直观，设计与实验项目成功率高，理论与实践结合紧密，体积小，容量大，I/O口丰富，易编程和加密等特点，并且它还具有开放的界面，丰富的设计库，模块化的工具以及LPM定制等优良性能，应用非常方便。因此，本设计采用可编程逻辑器件实现。本设计主要研究基于FPGA的数字钟，要求时间以24小时为一个周期,显示年、月、日、时、分、秒。具有

6、校时以及报时功能，可以对年、月、日、时、分及秒进行单独校对，使其校正到标准时间。2.数字钟整体设计方案2.1数字钟的功能1）以24小时制显示时、分、秒计数；2）时间清零，时设置，分设置功能；3）整点报时功能。2.2引脚说明以及设计方案clk为秒脉冲输入端，由晶振与分频计数器（CD4060）组成的脉冲发生电路提供频率为1Hz的秒脉冲输入信号；smclk为动态扫描控制模块的输入端，由脉冲发生电路输入频率约1kHz的脉冲信号；hourset、minset和reset分别为时设置、分设置和时间清零输入端，连接按钮开关；

7、a、b、c、d、e、f、g、dp为显示段码输出，接数码管的段码输入（led7s6-len7s0）；sel0、sel1、sel2接SN74LS138N译码器的输入端。3.可编程逻辑器件FPGA的顶层设计用顶层设计采用原理图输入设计、底层设计采用VHDL设计的原理图与VHDL混合设计方法设计带整点报时功能的数字钟，所以此设计可分为顶层与底层设计，共分为六个模块，即时模块、分模块、秒模块、动态扫描控制模块、段码译码模块和整点报时模块。秒模块主体为60进制的计数器，daout为向动态扫描控制模块提供秒的个位和十位数据的

8、信号。reset为秒清零；enmin为分钟进位，每60秒产生一个高电平的信号，作为分模块的时钟输入；clk为秒模块的时钟输入，接1Hz脉冲信号；min_set为分钟设置，低电平是不影响秒模块工作，当它为高电平时，enmin信号会随之产生一个和clk频率相同的信号，达到调整分钟的目的。分模块主体为60进制的计数器，daout为向动态扫描控制模块提供分的个位和十位数据的信号。Enhour为