基于fpga的vhdl編寫的電子時鐘-資料下載頁

【導讀】它不但可以作為鬧鐘，也可以作為計時器。為簡化設計與驗證作業，用信號發生器輸出的1024Hz作為系統頻率（時鐘）。因此將其除以210=1024，即得1Hz的秒鐘信號，秒計滿60即得1分鐘，分計滿60便得1小時的信號，小時計滿24即得一天。電子鐘的外觀示意圖如圖4-1所示。的功能模塊均以組件的形式存在，以便相關塊的調用。主程序內用不同功能的塊構成一個完整的結構。我們將所有組件收集在同一個程序包my_pkg中。。

　　

【正文】 atch status signal stop_index,alarm_index: std_logic。 signal alarm_disp,stop_disp : std_logic。 begin  正常計數時間功能模塊 系統必須維持一個持續不斷計數的時鐘，從時間00:00:00到23:59:59循環不斷。首先將1024Hz的系統輸入脈沖除以1024得到1Hz的基本秒輸入，然后除以60得分數，再除以60得小時數，再除以24得一個滿日指針，節。 block模塊的程序代碼。 normal_counting block的VHDL碼 normal counting from 00:00:00 to 23:59:59 normal_counting:block input : rst,clk output: hz1, n_sec,n_min,n_hour signal full_sec:std_logic。 index of 60 seconds fully counted signal full_min:std_logic。 index of 60 minutes fully counted signal full_hour:std_logic。 index of 24 hours fully counted begin to get 1hz clock u0:div1024 port map(clk=clk,f1hz=hz1)。 to count from 0 to 60 seconds and get full_sec u1:count60 port map(rst=rst,carry=hz1,times=n_sec,full=full_sec)。 to count from 0 to 60 minutes and get full_min u2:count60 port map(rst=rst,carry=full_sec,times=n_min,full=full_min)。 to count from 0 to 24 hours and get full_hour u3:count24 port map(rst=rst,carry=full_min,times=n_hour,full=full_hour)。 end block normal_counting。  定時器設定與計時功能模塊 在此模塊中，并執行計時動作，取得計時終止指針，然后由計時終止指針標示出計時終止狀態led_stop =’1’。 block模塊的程序代碼。 stop_watch block的VHDL碼 stop watch setting and down_counting stop_w: block input:rst,hz1,stop,ok,sec_tune,min_tune,hour_tune output:s_sec,s_min,s_hour,stop_index begin u4:stop_watch port map(rst=rst,hz1=hz1,stop=stop,ok=ok,sec_tune= sec_tune,min_tune=min_tune,hour_tune=hour_tune,stop_sec= s_sec,stop_min=s_min,stop_hour=s_hour,index= stop_index,disp=stop_disp)。 p1:process(rst,stop_index) begin if rst=’1’ then led_stop=’0’。 elsif rising_edge(stop_index) then led_stop=’1’。 end if。 end process p1。 end block stop_w。 鬧鐘設定與時間對比功能模塊 在此模塊中，然后確認指針開關ok處于on（’1’）時，開始進行目前正常時間與鬧鐘設定時間的對比動作，對比完成即設定alarm_index為1，然后再進一步標示出鬧鐘設定狀態led_alarm = ’1’。 block模塊的程序代碼。  alarm_setting block的VHDL碼 alarm_setting:block input : rst,sec_tune,min_tune,hour_tune,alarm,ok output: a_sec,a_min,a_hour,alarm_index,led_alarm begin u5:alarm_set port map(rst=rst,hz1=hz1,alarm=alarm,ok=ok,sec_tune= sec_tune,min_tune=min_tune,hour_tune= hour_tune,sec=a_sec,min=a_min,hour=a_hour)。 p1:process(alarm,ok) begin if rst=’1’ then alarm_index=’0’。 elsif alarm=’1’ and ok=’1’ then if (a_sec=n_sec and a_min=n_min and a_hour=n_hour) then alarm_index=’1’。 else alarm_index=’0’。 end if。 end if。 alarm_disp=(alarm and not ok) and not alarm_index。 end process p1。 p2:process(rst,alarm_index) begin if rst=’1’ then led_alarm=’0’。 elsif rising_edge(alarm_index) then led_alarm=’1’。 end if。 end process p2。 end block alarm_setting。 輸出選擇與數碼轉換功能模塊 通常6個時分秒數字所顯示的是正常的計數時鐘，但在鬧鐘與定時器時間設定過程中，必須顯示正在設定的鬧鈴時間或定時器計時時間。另外，在定時器計時過程中，為了觀察進行時間，必須顯示正在計時的剩余時間。與定時器時間的顯示條件。轉換成BCD形式。 block模塊的程序代碼。 輸出時間的顯示條件 output block的VHDL碼 to decide which time displayed and transformed to bcd format output:block input:clk,stop_disp,alarm_disp input:s_sec,s_min,s_hour,a_sec,a_min,a_hour,n_sec, n_min, n_hour output:second,minute,hour begin process(clk,stop_disp,alarm_disp) begin if rising_edge(clk) then if stop_disp=’1’ then second=s_sec。 minute=s_min。 hour=s_hour。 elsif alarm_disp=’1’ then second=a_sec。 minute=a_min。 hour=a_hour。 else second=n_sec。 minute=n_min。 hour=n_hour。 end if。 end if。 end process。tranformed to bcd format u6:i60bcd port map(interg=second,ten=sec_ten,one=sec_one)。 u7:i60bcd port map(interg=minute,ten=min_ten,one=min_one)。 u8:i24bcd port map(interg=hour,ten=hour_ten,one=hour_one)。 end block output。 掃描多路輸出功能模塊 為了節省IC的輸出引腳及耗電量，可以將4組數字輸出或2組數字輸出作為多路輸出，故所需引腳數由28降至7個，14降至7個；另外使用四合一型七段顯示器與視覺暫留效應可降低顯示耗電量3/4。組件由BCD碼轉換成七段顯示器碼，然后分別將分秒的4個數字通過scan4組件掃描輸出，而將小時數的2個數字通過scan2組件掃描輸出，最后完成整個電子鐘的功能。 block模塊的程序代碼。 scan_display block的VHDL碼 transform bcd format to 7_segment led display format and scan out scan_display:block begin u11:bin2led port map(bin=sec_one,led=sec7_one)。 u12:bin2led port map(bin=sec_ten,led=sec7_ten)。 u13:bin2led port map(bin=min_one,led=min7_one)。 u14:bin2led port map(bin=min_ten,led=min7_ten)。 u15:bin2led port map(bin=hour_one,led=hour7_one)。 u16:bin2led port map(bin=hour_ten,led=hour7_ten)。 u17:scan4 port map(rst=rst,clk=clk,a=sec7_one, b=sec7_ten,c=min7_one,d=min7_ten, mux_out=seg4,pa=p1,pb=p2,pc=p3,pd=p4)。 u18: scan2 port map(rst=rst,clk=clk,a=hour7_one, b=hour7_ten,mux_out=seg2,pa=p5,pb=p6)。 end block scan_display。 當時間進行到7s時，設定stop=’1’，sec_tune=’1’，因此輸出時間second變成定時器設定時間s_sec，直到5s時ok=’1’，仍然顯示定時器時間，直到s_sec為0，此時led_stop=’1’，而時間顯示則還原為n_sec=18s。在這段時間內正常計數時鐘n_sec, n_min, n_hour一直沒停過。信號仿真結果如圖412所示。 圖4－12鬧鈴設定1min后令ok=’1’，則時間對比開始，此時顯示正常計數時鐘。直到鬧鈴設定時間到達，則警示燈led_alarm亮，此信號可用來觸發鬧鈴。信號仿真結果如圖413所示。 圖4－13