【導(dǎo)讀】獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果。盡本人所知，除了畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中。人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。采用FPGA設(shè)計(jì)一個(gè)具有整點(diǎn)報(bào)時(shí)，可校時(shí)，可顯示萬年歷的數(shù)字時(shí)鐘是本課題的主。由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體震蕩器的廣泛應(yīng)用，使得數(shù)字鐘的精度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)。原先的報(bào)時(shí)功能。諸如定時(shí)自動(dòng)報(bào)警、定時(shí)啟閉電路、定時(shí)開關(guān)烘箱、通斷動(dòng)力設(shè)備，甚至。各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等，所有這些都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。近些年，隨著科技的發(fā)。此研究數(shù)字鐘以及擴(kuò)大其應(yīng)用有著非常現(xiàn)實(shí)的意義。示和萬年歷功能。其中時(shí)鐘的秒鐘、分鐘為60進(jìn)制計(jì)時(shí)方式，小時(shí)可通過24進(jìn)制的計(jì)時(shí)方。計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)，月通過12進(jìn)制計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)，年通過100進(jìn)制計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)。本課題通過設(shè)置一個(gè)專門的

　　

【正文】 的計(jì)數(shù)器，模塊有閏年判斷輸出信號(hào) RUN，要傳送給月份模塊，計(jì)滿四次就產(chǎn)生一個(gè)閏年輸出信號(hào)，因?yàn)殚c年數(shù)值是 4 的整倍數(shù)。年計(jì)數(shù)模塊的時(shí)鐘信號(hào)來自正常計(jì)時(shí)狀態(tài)下的 COUT 進(jìn)位信號(hào)。年的個(gè)位 Y1 計(jì)數(shù)達(dá)到“ 9”就會(huì)向十位 Y2 產(chǎn)生進(jìn)位，使得 Y2 開始計(jì)數(shù)。當(dāng) YI， Y2 都為“ 9”時(shí)， Y1， Y2 會(huì)被清零。 IF CLK39。EVENT AND CLK=39。139。 THEN Q1=Q1+1。 IF Q1=9 THEN Q1=(OTHERS=39。039。)。 Q2=Q2+1。 END IF。 IF Q2=9 AND Q1=9 THEN Q2=0000。Q1=0000。COUT=39。139。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 21 ELSE COUT=39。039。 END IF。 END IF。 END PROCESS。 PROCESS(CLK) BEGIN IF CLK39。EVENT AND CLK=39。139。 THEN Q3=Q3+1。每計(jì)滿四個(gè)就輸出 1，為閏年信號(hào) IF Q3=3 THEN Q3=(OTHERS=39。039。)。 RUN=39。139。 ELSE RUN =39。039。 END IF。 END IF。 由 VHDL 程序代碼生成生成如圖 所示的圖元元件，其中 CLK 端口輸入由低位的進(jìn)位信號(hào)提供的時(shí)鐘信號(hào)； Y1 端口輸出年計(jì)數(shù)的個(gè)位計(jì)數(shù)信號(hào)； Y2 端口輸出年計(jì)數(shù)的十位計(jì)數(shù)信號(hào)； RUN 端口輸出閏年信號(hào)提供給月計(jì)數(shù)模塊。 圖 年計(jì)數(shù)模塊的圖元元件 該模塊的仿真波形如圖 所示： 圖 年模塊仿真圖 如圖 所示，兩位年模塊為 100 進(jìn)制計(jì)數(shù)器 當(dāng) Y Y1 表示的數(shù)為 4 的整數(shù)倍時(shí)，判 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 22 斷閏年輸出信號(hào) RUN 就為高電平，與月模塊的判斷閏年輸入信號(hào)相一致。符合設(shè)計(jì)的要求。 校時(shí)模塊 如原理圖的說明部分所述，校時(shí)模塊進(jìn)行工作模式的選擇，輸入端設(shè)有控制按鍵 K1，K2。 K1 進(jìn)行模式的選擇， K2 的功能如同手動(dòng)時(shí)鐘脈沖，進(jìn)行調(diào)時(shí)設(shè)置。設(shè)計(jì)內(nèi)部一個(gè)寄存器 A，在校時(shí)時(shí)，沒按下 K1， A 就會(huì)加 1，當(dāng) A 為 0000 時(shí)，是正常計(jì)時(shí)，當(dāng) A 為 0001 時(shí)，是調(diào)分計(jì)數(shù)，當(dāng) A 為 0010 時(shí)，是調(diào)時(shí)計(jì)數(shù)，當(dāng) A 為 0011 時(shí)，是調(diào)天計(jì)數(shù)，當(dāng) A 為 0100 時(shí)，是調(diào)月計(jì)數(shù)，當(dāng) A 為 0101 時(shí)， 是調(diào)年計(jì)數(shù)。同時(shí)設(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng)的 LED 燈亮，當(dāng)調(diào)哪個(gè)部分，相對(duì)應(yīng)的校時(shí)狀態(tài)燈會(huì)被點(diǎn)亮。當(dāng)進(jìn)入校時(shí)狀態(tài)下，設(shè)置 K2 按鍵， K2 按鍵每按下相對(duì)應(yīng)的模塊計(jì)數(shù)器會(huì)加 1，與 K2 同步。 CASE A IS WHEN 0000=FO=MI。SO=FI。TL=SI。YO=TI。NO=YI。 模式 0 正常計(jì)時(shí) L1=39。039。L2=39。039。L3=39。039。L4=39。039。L5=39。039。 WHEN 0001=FO=K2。SO=39。039。TL=39。039。YO=39。039。NO=39。039。 選通分模塊，調(diào) 分 L1=39。139。L2=39。039。L3=39。039。L4=39。039。L5=39。039。 WHEN 0010=FO=39。039。SO=K2。TL=39。039。YO=39。039。NO=39。039。 選通時(shí)模塊，調(diào)時(shí) L1=39。039。L2=39。139。L3=39。039。L4=39。039。L5=39。039。 WHEN 0011=FO=39。039。SO=39。039。TL=K2。YO=39。039。NO=39。039。 選通日模塊，調(diào)日 L1=39。039。L2=39。039。L3=39。139。L4=39。039。L5=39。039。 WHEN 0100=FO=39。039。SO=39。039。TL=39。039。YO=K2。NO=39。039。 選通月模塊，調(diào)月 L1=39。039。L2=39。039。L3=39。039。L4=39。139。L5=39。039。 WHEN 0101=FO=39。039。SO=39。039。TL=39。039。YO=39。039。NO=K2。 選通年模塊，調(diào)年 L1=39。039。L2=39。039。L3=39。039。L4=39。039。L5=39。139。 WHEN OTHERS=NULL。 END CASE。 由 VHDL 程序代碼生成生成如圖 所示的圖元元件，其中 K1 端口為按鍵信號(hào)，來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)試模式與計(jì)時(shí)模式轉(zhuǎn)換的； K2 端口也為按鍵信號(hào)，主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的調(diào)試功能； M1端口輸入秒的進(jìn)位信號(hào)； FI 端口輸入分的進(jìn)位信號(hào)； SI 端口輸入時(shí)的進(jìn)位信號(hào)； TI 端口輸入天的進(jìn)位信號(hào)； YI 端口輸入月的進(jìn)位信號(hào)； FO 端口在正常計(jì)時(shí)模式下輸出秒的進(jìn)位信號(hào) MI， 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 23 在調(diào)時(shí)模式下輸出 K2 調(diào)時(shí)信號(hào)； SO 端口在正常計(jì)時(shí)模式下輸出秒的進(jìn)位信號(hào) FI，在調(diào)時(shí)模式下輸出 K2 調(diào)時(shí)信號(hào)； TL 端口在正常計(jì)時(shí)模式下輸出秒的進(jìn)位信號(hào) SI，在調(diào)時(shí)模式下輸出K2 調(diào) 時(shí)信號(hào)； YO 端口在正常計(jì)時(shí)模式下輸出秒的進(jìn)位信號(hào) TI，在調(diào)時(shí)模式下輸出 K2 調(diào)時(shí)信號(hào)； NO 端口在正常計(jì)時(shí)模式下輸出秒的進(jìn)位信號(hào) YI，在調(diào)時(shí)模式下輸出 K2 調(diào)時(shí)信號(hào)。 圖 校時(shí)模塊的圖元元件 該模塊的仿真波形如圖 和 所示 ： 圖 校時(shí)模塊仿真圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 24 圖 校時(shí)模塊仿真圖 如圖 所示，當(dāng)按鍵 K1 沒按下時(shí)，按下 K2 鍵，校時(shí)模塊的 FO 只隨著 MO 值的改變而改變，不 K2 按鍵的影響。當(dāng) K1 按鍵按下時(shí)，校時(shí)模塊的 FO 的值隨著 K2 按鍵按下的次數(shù)而改變，而不受 MO 值改變的影響， 同時(shí)與調(diào)分相對(duì)應(yīng)的 LED 燈會(huì)被點(diǎn)亮。同理，如圖 所示，當(dāng) K1 按鍵按下到第四次時(shí)，校時(shí)模塊的 YO 只會(huì)隨著 K2 按鍵的按下的次數(shù)而改變，同時(shí)，相應(yīng)的調(diào)月 LED 燈會(huì)被點(diǎn)亮。調(diào)年也是一樣。 報(bào)時(shí)模塊 利用計(jì)數(shù)模塊的輸出作為報(bào)時(shí)模塊的輸入，當(dāng)檢測(cè)到分和秒的都為 “ 00”時(shí)令報(bào)時(shí)模塊輸出為 1，驅(qū)動(dòng) LED 燈亮一秒。 IF(CLK’ EVENT AND CLK=’ 1’ AND M1=0000AND M2=0000 AND S1=0000 AND S2=0000 ） THEN 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 25 SPEAKER=39。139。 ELSE SPEAKER=39。039。 END IF。 由 VHDL 程序代碼生成生成如圖 所示的圖元元件，其中 CLK 端口輸入外部時(shí)鐘信號(hào)； M1 端口輸入秒的低位信號(hào)； M2 端口輸入秒的高位信號(hào)； S1 端口輸入時(shí)的低位信號(hào)； S2端口輸入時(shí)的高位信號(hào)； SPEAKER 端口輸出報(bào)時(shí)信號(hào)。 圖 整點(diǎn)報(bào)時(shí)模塊的圖元元件 譯碼顯示模塊 本次使用的數(shù)碼管為 7 段共陰極數(shù)碼管，而且需要各數(shù)碼管輪流顯示各自數(shù)值，因此需采用數(shù)碼管掃描顯示 ，才能使數(shù)碼管顯示多功能數(shù)字鐘的整體計(jì)數(shù)功能。而且，一個(gè)數(shù)碼管只能顯示一個(gè)數(shù)字，所以，在計(jì)數(shù)時(shí)如用的計(jì)數(shù)進(jìn)制大于 10，就必須考慮將該數(shù)的高位和地位分開顯示。同時(shí)，時(shí)、分、秒，日、月、年還要單獨(dú)為一組顯示，所以在每個(gè)計(jì)數(shù)模塊后面加一個(gè)間隔符“ ”。 數(shù)碼管采用掃描方式，從第一個(gè)數(shù)碼管依次掃描到第八個(gè)數(shù)碼管。 IF CLK39。EVENT AND CLK=39。139。 THEN 測(cè)試時(shí)鐘上升沿 IF CNT8=7 THEN CNT8=0 掃描到第八個(gè)數(shù)碼管時(shí) 從第一個(gè)從新掃描 ELSE CNT8=CNT8+1。 沒掃描到第 8 個(gè)時(shí)，繼續(xù)掃描 END IF。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 26 END IF。 PROCESS (CNT8) 數(shù)碼管地址掃描 BEGIN case t8 is WHEN 0 = SCAN =00000001。 DATA=DATA1。 第一個(gè)數(shù)碼管 WHEN 1 = SCAN =00000010。 DATA=DATA2。 第二個(gè)數(shù)碼管 WHEN 2 = SCAN =00000100。 DATA=DATA3。 第三個(gè)數(shù)碼管 WHEN 3 = SCAN =00001000。 DATA=DATA4。 第四個(gè)數(shù)碼管 WHEN 4 = SCAN =00010000。 DATA=DATA5。 第五個(gè)數(shù)碼管 WHEN 5 = SCAN =00100000。 DATA=DATA6。 第六個(gè)數(shù)碼管 WHEN 6= SCAN =01000000。 DATA=DATA7。 第七個(gè)數(shù)碼管 WHEN 7= SCAN =10000000。 DATA=DATA8。 第八個(gè)數(shù)碼管 WHEN OTHERS = NULL。 END CASE。 給每個(gè)數(shù)碼管掃描到了就要對(duì)計(jì)數(shù)器里的數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼了，將 BCD 碼譯成數(shù)碼管對(duì)應(yīng)a~g 七段顯示信號(hào)。這就要對(duì)數(shù)碼管的七個(gè)管子進(jìn)行編號(hào)譯碼。 gfedcba WHEN 0000 = SEG=0111111。 顯示 0 WHEN 0001 = SEG=0000110。 顯示 1 WHEN 0010 = SEG=1011011。 顯示 2 WHEN 0011 = SEG=1001111。 顯示 3 WHEN 0100 = SEG=1100110。 顯示 4 WHEN 0101 = SEG=1101101。 顯示 5 WHEN 0110 = SEG=1111101。 顯示 6 WHEN 0111 = SEG=0000111。 顯示 7 WHEN 1000 = SEG=1111111。 顯示 8 WHEN 1001 = SEG=1101111。 顯示 9 WHEN 1011 = SEG=1000000。 顯示 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 27 WHEN OTHERS = NULL。 其他的不顯示 END CASE。 A=SEG(0)。 B=SEG(1)。 C=SEG(2)。 D=SEG(3)。 E=SEG(4)。 F=SEG(5)。 G=SEG(6)。 管子分配 由 VHDL程序代碼生成生成如圖 所示的圖元元件，其中 clk為外部時(shí)鐘信號(hào)； data1[3..0]～data8[3..0]端口為數(shù)碼管的地址輸入口； a～ g 端口為數(shù)碼管的各個(gè)管子的編號(hào)； scan[7..0]端口為數(shù)碼管的地址掃描。 圖 譯碼顯示模塊的圖元元件 顯示轉(zhuǎn)換模塊 顯示模式切換模塊完成顯示年月日和顯示時(shí)分秒的相互切換，設(shè)置一個(gè)按鍵 K3 對(duì)其進(jìn)行控制，通過檢測(cè)按鍵的上升沿，對(duì)顯示模式進(jìn)行輪流切換。內(nèi) 部設(shè)置一個(gè)寄存器 W，當(dāng)按下 K3， W 就會(huì)加 1，當(dāng) W 為 00 時(shí)，顯示年月日，模塊內(nèi)部所進(jìn)行的操作是把天模塊的值 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 28 DL,DH，分別賦給 Q1， Q2，月模塊的值 ML， MH,分別賦給 Q3， Q4，年模塊的值 YL,YH，分別賦給 Q5， Q6。當(dāng) W 為 01 時(shí)，顯示秒分，模塊內(nèi)部所進(jìn)行的操作是把秒模塊的值 SL,SH分別賦給 Q1， Q2，分模塊的值 FL,FH 分別賦給 Q3， Q4，時(shí)模塊的值 SL,SH，分別賦給 Q5，Q6。其他的情況不顯示。 IF K139。EVENT AND K1=39。139。 THEN W=W+1。 IF W=2