EDA数字钟设计(论文).doc

数 字 钟 -- EDA课程设计 姓 名： 专 业： 班 级： 指导教师： 一、数字钟的设计要求 （1）具有正确的星期、时、分、秒计时功能。 （2）计时结果要用6个数码管分别显示时、分、秒的十位和个位。 （3）有校时功能。当键MINUTE按下时，分计数器以秒脉冲的速度递增，并按60min循环，即计数到59min后再回00。当HOUR键按下时，时计数器以秒脉冲的速度递增，并按24h循环，即计数到23h后再回00。当WEEK键按下时，星期计数器以秒脉冲速度递增，并按7天循环，即计数到日后再回到一。 数字钟顶层结构 根据数字钟的功能要求，就可以对数字钟按照功能进行模块划分。图-1是它的顶层电路原理图。 在图-1中，外界通过CLK端输入1Hz的脉冲信号。1Hz信号作为秒脉冲信号送入SECOND（60进制）计数器进行秒计时，满60s产生一个进位信号CARRY，经过或门被送入MINUTE（60进制）计数器进行分计数。当按下SECOND键后，1Hz秒脉冲信号通过或门被送入MINUTE（60进制）计数器进行分计数，从而实现快速校分功能。HOUR（24进制）计数器也是经过同样的过程实现计数和校时功能。 时、分、秒计数器的输出均是十位和个位分开显示的8421BCD码，将这六组BCD码通过一个六选一数据选择器MUX6_1SCAN选出一组BCD码。由外界输入的CLKCAN信号作为MUX6_1SCAN的选择控制信号，然后再将选出的一组BCD码送至七段译码显示器进行译码。译码每输出结果同时送至6个LED数码管的、、、、、个段，至于哪个数码管能够显示，取决于扫描控制信号SEL的输出结果，即SEL选择哪个数码管，那个数码管就点亮。 用多个（６个）数码管显示数据时有并行显示和动态扫描显示两种方式。所谓并行显示，是６个数码管同时被驱动，它需要同时对６组码数据进行编译，并输出组７段驱动信号去驱动６个数码管的７个显示段，共需要个管脚，另外还需要６个７段译码器。 本设计采用动态扫描显示，每次仅仅点亮１个数码管，各个数码管轮流被扫描点亮，如果扫描的速度足够快，由于人眼存在视觉暂留现象，就看不出闪烁。开始工作时，先从６组ＢＣＤ数据中选出一组，通过７段译码器译码后输出，然后选出下一组数据译码输出。数据选择的时序和顺序由６个进制计数器控制，与此同时，MUX6_1SCAN产生选通信号。这种显示方式需要的资源少，而且节能。 模块WEEK和WEEKDISP为星期（7进制）计数模块和显示模块，当时间为23:59:59时，一个秒脉冲过来，使时间为00:00:00并产生一个星期进位信号，星期计数器驱动显示模块显示相应的信息。 数字钟各模块的VHDL源程序设计 以下是数字钟各模块的VHDL程序及部分主要模块的仿真波形。 秒计数器的源程序 LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY second IS PORT(clk,reset:IN STD_LOGIC; sec1,sec2:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); carry:OUT STD_LOGIC); END second; ARCHITECTURE rt1 OF second IS SIGNAL sec1_t,sec2_t:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); BEGIN PROCESS(clk,reset) BEGIN IF reset=1 THEN sec1_t=0000; sec2_t=0000; ELSIF clkevent AND clk=1 THEN IF sec1_t=1001 THEN sec1_t=0000; IF sec2_t=0101 THEN sec2_t=0000; ELSE sec2_t=sec2_t+1; END IF; ELSE sec1_t=sec1_t+1; END IF; IF sec1_t=1001 AND sec2_t=010