基于FPGA的VerilogHDL数字钟设计-

基于FPGA的数字钟设计摘要:本设计为一个多功能的数字钟，具有时、分、秒计数显示功能，以12小时循环计数。

本设计采用EDA技术，以硬件描述语言VerilogHDL为系统逻辑描述手段设计文件，在QUARTUS II工具软件环境下，采用自顶向下的设计方法，由各个基本模块共同构建了一个基于FPGA的数字钟。

系统主芯片采用EP1K100QC208-3，由时钟模块、控制模块、计时模块、数据译码模块、显示以及报时模块组成。

经编译和仿真所设计的程序，在可编程逻辑器件上下载验证，本系统能够完成时、分、秒的分别显示，由按键输入进行数字钟的清零功能。

关键词：数字钟；硬件描述语言；VerilogHDL；FPGA；引言：现代社会的标志之一就是信息产品的广泛使用，而且是产品的性能越来越强，复杂程度越来越高，更新步伐越来越快。

支撑信息电子产品高速发展的基础就是微电子制造工艺水平的提高和电子产品设计开发技术的发展。

前者以微细加工技术为代表，而后者的代表就是电子设计自动化（electronic design automatic,EDA）技术。

本设计采用的VerilogHDL是一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。

在控制系统中，键盘是常用的人机交换接口，当所设置的功能键或数字键按下的时候，系统应该完成该键所设置的功能。

因此，键信息输入是与软件结构密切相关的过程。

根据键盘的结构不同，采用不同的编码方法。

但无论有无编码以及采用什么样的编码，最后都要转换成为相应的键值，以实现按键功能程序的转移。

闹钟的FPGA实现一．设计目的及总述：本次实验选择用FPGA实现一个闹钟。

它的功能有：1.时钟2.可以用按键快慢调整时钟时间3.可以设定闹钟并在时间到达设定闹钟时间时响起卡农音乐一分钟4.整点报时，响一声来报时系统一共有五个按键，分别命名为switch_mode,switch_enter，switch_pick,switch_down，switch_up。

时钟，调时，设定闹钟通过LCD1602进行显示，整点报时声和闹钟声通过蜂鸣器发出。

其中：本次实验的闹钟用Verilog语言进行设计，由于实验在Xilinx开发板上LCD1602显示模块几经调试显示都有问题，而实验的截止日期又极其接近了故最后选择在我购买的Altera 开发板上进行实现。

由于Altera公司FPGA使用Quartus II软件进行编译下载，所以把原来在ISE软件上以schematic方式实现的顶层原理图对应自动生成的verilog代码更改后添加进Quartus工程中使用。

所需要的修改仅为将顶层原理图中的OR2例化语句改为or（输出，输入1，输入2），并把系统时钟设为50MHZ，其他各模块代码不需进行更改。

二．仿真过程在几经更改之下，更由于在两种系统下的调试，使得仿真变得难以进行，此次试验针对各模块（不包括分频模块：fre_divider）的仿真结果难以找到了而且ISE9.1i十分难用，经常报各种错，因此在这里只选择其中比较重要的控制模块（controller）和时钟模块（timer）,调时（快慢）模块（time_adjust）的仿真结果以说明本实验的仿真过程。

Controller:Timer:Time_adjust:三．系统总图即各模块Verilog代码和说明（参考对代码的详细注释）：1.各模块之间连线图和对应的Verilog代码：Clock.v:module clock(clk_50m, //在本次实验所用的Altera开发版上，系统时钟为50MHZ rst, //复位键switch_down, //向下调整，设定switch_enter, //确认完成调整，设定switch_mode, //选择系统出于何种模式：时钟，调时，设定闹钟switch_pick, //选择调整，设定的对象：时，分，秒// switch_up, //向上调整，设定beep, //蜂鸣器lcd_d, //lcd1602 d7-d0管脚lcd_e, //lcd1602 en管脚lcd_rs, //lcd1602 rs管脚lcd_rw); //lcd1602 rw管脚input clk_50m;input rst;input switch_down;input switch_enter;input switch_mode;input switch_pick;//input switch_up;output beep;output [7:0] lcd_d;output lcd_e;output lcd_rs;output lcd_rw;//以下声明的线型量用于连接系统各模块 wire [7:0] XLXN_4;wire [7:0] XLXN_5;wire [7:0] XLXN_6;wire [7:0] XLXN_7;wire [7:0] XLXN_8;wire [7:0] XLXN_9;wire [7:0] XLXN_10;wire [7:0] XLXN_11;wire [2:0] XLXN_14;wire XLXN_15;wire XLXN_16;wire XLXN_17;wire XLXN_19;wire [5:0] XLXN_20;wire [5:0] XLXN_21;wire [5:0] XLXN_22;wire XLXN_24;wire [5:0] XLXN_33;wire [5:0] XLXN_34;wire XLXN_36;wire [5:0] XLXN_37;wire [5:0] XLXN_39;wire [5:0] XLXN_40;wire XLXN_50;wire XLXN_51;reg clk_25m;wire switch_up;assign switch_up=1;//由于系统本身是设计在实验室的板子上（25MHZ）上，所以现在把50MHZ系统时钟//二分频得到25MHZ时钟，这样就不用更改各子模块always@(posedge clk_50m)beginif(!rst)clk_25m<=0;elseclk_25m<=~clk_25m;end//控制模块，控制系统出于三种状态之一：时钟，调时，设定闹钟。

基于FPGA的电子时钟设计1、设计目的：（1）掌握Verilog HDL模块的基本结构（2）掌握计数器的设计方法（3）掌握分频器的设计方法（4）掌握模块的调用方法（5）掌握基于Quartus II的CPLD/FPGA开发流程2、设计内容：（1）设计有两个数码管能够实现秒钟显示，数字一秒钟变化一次。

（2）按下复位键时，计时器所有能够复位清零。

（3）利用Quartus II软件进行综合、适配3、设计方案（1）编写题目要求的程序；（2）按照要求将相关程序进行检测和调试，运行正确的程序；（3）程序完成后，将其与开发板连接；（4）下载程序到芯片内；（5）观察程序功能是否成功实现。

4、总体结构设计总体结构设计如上图所示，从开发板提供的6MHz时钟信号分频得到周期为1s的控制信号，控制计数器改变状态，秒钟利用模60的BCD码计数器实现，BCD码通过4-7译码器译码后驱动两个数码管显示。

5、系统模块化设计5.1 分频器根据需求分析的要求，从6MHz系统时钟分频得到1Hz（周期1s）的控制信号，利用计数器实现分频然后能够异步复位。

程序入下：module clock(clk,rest,clk_1s);input clk;input rest;output clk_1s;reg clk_1s;integer count=0;always@(posedge clk or negedge rest)beginif(rest==0)begincount=0;clk_1s=0;endelsebeginif(count==2999999)begincount<=0;clk_1s<=~clk_1s;endelse count=count+1;endendendmodule5.2 模60的BCD加法计数器模60BCD码加法计数器，计数器分为高4位与低4位分别控制，低4位每秒钟加1，变化状态为0~9，低4位状态变化到9时，高4位加1，变化状态为0~2。

VHDL语言数字时钟论文-基于FPGA的具有闹钟和校时功能的数字钟设计实验名称:基于FPGA的具有闹钟和校时功能的数字钟设计一、设计内容和要求实验要求使用 VHDL进行多功能时钟的设计具体要求如下:1.能将基本的小时、分钟、及秒钟显示在数码管上。

2(能利用拨码开关进行时间的校正。

3.具有整点报时和闹钟的功能。

二、 FPGA简介以硬件描述语言,Verilog或VHDL,所完成的电路设计～可以经过简单的综合与布局～快速的烧录至 FPGA 上进行测试～是现代 IC设计验证的技术主流。

这些可编辑元件可以被用来实现一些基本的逻辑门电路,比如AND、OR、XOR、NOT,或者更复杂一些的组合功能比如解码器或数学方程式。

在大多数的FPGA里面～这些可编辑的元件里也包含记忆元件例如触发器,Flip,flop,或者其他更加完整的记忆块。

FPGA采用了逻辑单元阵列LCA,Logic Cell Array,这样一个概念～内部包括可配臵逻辑模块CLB,Configurable Logic Block,、输入输出模块IOB,Input Output Block,和内部连线,Interconnect,三个部分。

现场可编程门阵列,FPGA,是可编程器件～与传统逻辑电路和门阵列,如PAL～GAL及CPLD器件,相比～FPGA具有不同的结构。

FPGA利用小型查找表,16×1RAM,来实现组合逻辑～每个查找表连接到一个D触发器的输入端～触发器再来驱动其他逻辑电路或驱动I/O～由此构成了既可实现组合逻辑功能又可实现时序逻辑功能的基本逻辑单元模块～这些模块间利用金属连线互相连接或连接到I/O模块。

FPGA的逻辑是通过向内部静态存储单元加载编程数据来实现的～存储在存储器单元中的值决定了逻辑单元的逻辑功能以及各模块之间或模块与I/O间的联接方式～并最终决定了FPGA所能实现的功能～FPGA允许无限次的编程。

FPGA基本特点采用FPGA设计ASIC电路(专用集成电路,～用户不需要投片生产～就能得到合用的芯片。

《EDA技术与Verilog HDL》课程实验报告实验项目名称：基于Verilog HDL语言的数字钟（DE2）设计一、实验项目名称基于Verilog HDL语言的数字钟（DE2）开发板设计。

二、实验目的和要求（1）实验目的1.掌握Verilog HDL语言的基本运用；2.熟悉QuartusⅡ的简单操作；3.掌握一个基本EDA工程设计流程；4.掌握数字钟（DE2开发板）的设计基本原理。

（2）实验要求1.具有普通时钟的计时、调时功能。

2.能够下载到DE2开发板进行运行三、实验内容和原理数字钟共使用一类主要模块来实现其功能。

其总体结构如下图所示。

（1）时分秒计数器。

时计时器是一个24进制计数器，分秒则均为60进制计数器。

当秒计时器接受一个计时脉冲时，秒计数器从一计到六十，秒显像管依次显示00、01、02、03……，每当秒计时到00，就会有一个输出脉冲至分计时器，分计时器在原有基础上加一，显示器同样依次显示，每当分计时器计到00，相应的有一个脉冲使得时计数器在原有基础上加一，显示器一次显示00、01、……当计时器计数到23时59分59秒时，时分秒计数器自动归零。

（2）数码显像管译码模块。

该模块的功能就是将四位的8421码翻译成8位输出，用于显示各个数字，分为两组，高电平点亮，不同的数字对应不同的8位码。

因此程序设计需要考虑时分秒的每个数所对应的8位码。

例如：if(sec1[3:0]==4'b0000)//sec1 0-9beginHEX0[6:0]<=7'b1000000;endif(sec1[3:0]==4'b0001)beginHEX0[6:0]<=7'b1111001;endif(sec1[3:0]==4'b0010)beginHEX0[6:0]<=7'b0100100;（3）分频器模块开发板可用时钟为50MHZ，不可以用来做时钟输入，用作时钟信号前必须分频，该分频是用计数取反来分该总体模块实现功能：key2表示状态，key1表示转换改变分或时，key0表示在相应的状态下调整分或时。

基于FPGA的数字钟设计摘要:现实生活中经常会出现需要用时间测定参数数值的情况，服务日常生活和生产。

基于FPGA设计数字电路产品已经成为当前的重要设计方法。

本文设计选用了Quartus软件环境，运用描述逻辑Verilog HDL，由上至下的模式，基于FPGA完成了数字时钟的设计方案。

本次设计成果采用按键对闹钟的起止点进行控制，能够显示时，分，秒等并且能够实现整点报时。

其中的FPGA技术就是本次试验的亮点之一，其设计易于学习，各个模块分工清晰，在模拟软件上很容易运行，还能够适配于许多种环境，因此总体的系统性能指标还是相当有保证的。

关键词:数字钟；FPGA；Verilog HDL；Quartus1.1 课题研究背景在现代社会，数据集成电路已广泛运用于日常日常生活的各行各业。

数据集成电路也在不停拆换。

从起初的整流管、电子管、大中小型集成电路发展趋势为具备特大型集成电路和独特作用的各类专用型集成电路。

可是，因为微电子技术科技进步的迅猛发展，集成电路设计方案和生产制造工作中再也不会由半导体生产商独立担负。

系统软件室内设计师更喜欢立即设计方案专用型集成电路(ASIC)处理芯片，并马上资金投入具体运用，因而发生了当场可编程逻辑机器设备(FPLD)，在其中应用最普遍的是当场可编门阵列(FPGA)。

数字钟是一种选用数字电路设计技术性完成时、分、秒计时的装置，在完成数据与此同时表明时、分、秒的准确时间和精确校正时，体积小、重量轻、抗干扰能力强、对自然环境需要高、高精密、易于开发设计等与在办公系统系统软件等众多行业运用非常普遍的传统式表壳式机械手表对比，数字表更精确、形象化，因为沒有机械设备装置，使用期限长。

1.2 国内外研究现状近些年来已经有许多技术人员针对电子器件以及时钟等技术进行了研究，但真正意义上的数字钟表起源于50年代或60年代。

伴随着在我国数字钟表电源电路销售市场的迅速发展趋势，尤其是十二五阶段经济发展方法这一领土主权主旋律早已明确，与之有关的关键生产制造技术运用和产品研发将变成领域公司关心的焦点。

多功能数字钟NJUST多功能数字钟设计基于VerilogHDL语言学院：电子工程与光电技术学院学号：************姓名：指导教师：2014年11月21日星期五摘要：基于FPGA平台，运用Verilog语言编写设计一多功能数字钟，包括基本的时钟，校时校分，整点报时功能。

扩展闹钟，秒表，万年历，键盘输入功能。

Abstract：FPGA-based platform, using Verilog language to design amulti-functional digital clock, including basic function of clock, school hours, school minutes,the whole point timekeeping. And extended function of alarm clock, stopwatch, calendar, keyboard input.关键词：多功能数字钟，可编程逻辑器件，EDA设计，VerilogKeywords：multi-functional digital clock, FPGA, EDA disign, Verilog目录1 设计要求 (2)2 设计方案选择及思路分析 (2)3 各子模块设计原理和分析 (3)3.1 分频模块 (3)3.2 时分秒模块 (5)3.3 时分调整模块 (6)3.4 报时模块 (7)3.5 扫描显示模块 (8)3.6 秒表模块 (9)3.7 闹钟模块 (10)3.8 万年历模块 (12)3.9 键盘扫描模块 (13)4 调试仿真 (15)5 编程下载 (16)6 结论 (17)7 参考文献 (17)8 实验感想 (17)9 源代码 (18)11 设计要求基于FPGA可编程逻辑器件，用quatusII软件设计一个多功能数字钟，其基本要求如下：1.有基础的计时显示功能，即时、分、秒显示在6个七段管上2.K0,K1,K2,K3分别为系统使能（暂停），时钟清零，校时，校分开关。

电子钟（FPGA设计verilog代码）//*****************************************//电子钟：24小时制时分秒////作者：yotain////clk 50M时钟 CP 1Hz输出可接LED指示灯//nCR 清零（必须接低电平异步清零）//Adj_Min （分校正低电平计时必须接）//Adj_Hour （时校正低电平计时必须接）//dataout （数码管输出）//en （数码管使能端）//(Hour Minute Second 可以不接也可以单独接数码管一位的) //修改bcd_decoder 即可修改显示////*****************************************//************ timeclock top block*************module top_clock ( Hour, Minute, Second, CP, nCR, EN, Adj_Min, Adj_Hour,clk,dataout,en) ;input clk, nCR, EN, Adj_Min, Adj_Hour;output CP;output [7:0] Hour, Minute, Second,dataout;output [3:0] en;wire [7:0] Hour, Minute, Second, dataout;supply1 Vdd;wire MinL_EN, MinH_EN, Hour_EN;//**************Hour, Minute, Second counter************counter10 U1 ( Second[3:0], nCR, EN, CP);counter6 U2 ( Second[7:4], nCR, ( Second[3:0]==4'h9), CP);assign MinL_EN = Adj_Min? Vdd : (Second==8'h59);assign MinH_EN = ( Adj_Min &&( Minute [3:0] ==4'h59))|| ( Minute[3:0]==4'h9)&& (Second == 8'h59);counter10 U3 ( Minute[3:0], nCR, MinL_EN,CP);counter6 U4 ( Minute[7:4], nCR, MinH_EN,CP);assign Hour_EN = Adj_Hour ? Vdd: ((Minute == 8'h59)&&(Second == 8'h59));counter24 U5 ( Hour[7:4], Hour[3:0], nCR, Hour_EN,CP);bcd_decoder U6 (clk,nCR,Hour[7:4],Hour[3:0],Minute[7:4],Minute[3:0],dataout,en);PULSE U7(clk,CP);endmodule//**************counter10 ( BCD 0~9 )*************module counter10 ( Q, nCR, EN, CP);input CP, nCR, EN;output [3 : 0] Q;reg [3 : 0] Q;always @ (posedge CP or negedge nCR)beginif( !nCR ) Q<=4'b0000;else if ( !EN ) Q<=Q;else if ( Q ==4'b1001) Q <= 4'b0000;else Q <= Q+1'b1;endendmodule//**************counter6 ( BCD 0~5 )************ module counter6 ( Q, nCR, EN, CP);input CP, nCR, EN;output [3:0] Q;reg [3:0] Q;always @ (posedge CP or negedge nCR ) beginif(!nCR) Q<= 4'b0000;else if (!EN) Q<=Q;else if (Q == 4'b0101) Q<=4'b0000;else Q <= Q + 1'b1;endendmodule//***************counter24 ( 0~23 )************** module counter24 ( CntH, CntL, nCR, EN, CP); input CP, nCR, EN;output[3:0] CntH,CntL;reg [3:0] CntH,CntL;reg CO;always @ (posedge CP or negedge nCR)if(!nCR) {CntH,CntL} <=8'h00;else if(!EN) {CntH,CntL} <= {CntH,CntL};else if ( (CntH>2)||(CntL>9) || ( (CntH==2)&&(CntL>=3) ) ) {CntH,CntL} <=8'h00;else if((CntH==2)&&(CntL<3))beginCntH<=CntH;CntL<=CntL+1'b1;endelse if (CntL==9)beginCntH=CntH+1'b1;CntL=4'b0000;endelse beginCntH<=CntH;CntL<=CntL+1'b1;endendendmodule//*************cnt_1Hz*****************module PULSE ( clk, clk_1Hz);input clk;output clk_1Hz;reg [24:0] cnt_1Hz;reg R_clk=0;assign clk_1Hz=R_clk;always @ (posedge clk)if (cnt_1Hz==50000000) cnt_1Hz<=0;else cnt_1Hz<=cnt_1Hz+1;endalways @ (posedge clk)beginif(cnt_1Hz<=25000000) R_clk<=1;else R_clk<=0;endendmodule//*************bcd_decoder*************module bcd_decoder (clk,nCR,A,B,C,D,dataout,en);input clk; //system clockinput nCR; //system reset,low is activeinput [3:0] A,B,C,D;output[7:0] dataout;output[3:0] en; //enable high is activereg[7:0] dataout;reg[4:0] en;reg[15:0] cnt_scan;reg[3:0] dataout_buf;always@(posedge clk or negedge nCR)beginif(!nCR) begincnt_scan<=0;endelse begincnt_scan<=cnt_scan+1; endendalways@(cnt_scan) begincase(cnt_scan[15:14]) 2'b00:en=4'b0001;2'b01:en=4'b0010;2'b10:en=4'b0100;2'b11:en=4'b1000; default:en=4'b1111; endcaseendalways@(en)begincase(en)4'b0001:dataout_buf=A;4'b0010:dataout_buf=B;4'b0100:dataout_buf=C;dataout_buf=D; default:dataout_buf=4'b0000; endcaseendalways@(dataout_buf) begincase(dataout_buf)4'b0000:dataout=8'b1111_1100; 4'b0001:dataout=8'b0110_0000; 4'b0010:dataout=8'b1101_1010; 4'b0011:dataout=8'b1111_0010; 4'b0100:dataout=8'b0110_0110; 4'b0101:dataout=8'b1011_0110; 4'b0110:dataout=8'b1011_1110; 4'b0111:dataout=8'b1110_0000; 4'b1000:dataout=8'b1111_1110; 4'b1001:dataout=8'b1110_0110;dataout=8'b1110_1110; 4'b1011:dataout=8'b0011_1110; 4'b1100:dataout=8'b1001_1100; 4'b1101:dataout=8'b0111_1010; 4'b1110:dataout=8'b1001_1110; 4'b1111:dataout=8'b1000_1110; default :dataout=8'b0000_0010; endcaseendendmodule//End of RTL code。

课程设计（报告）任务书（理工科类）Ⅰ、课程设计（报告）题目：实时时钟电路的设计Ⅱ、课程设计（论文）工作内容一、课程设计目标《硬件描述语言》是一门技术性、应用性很强的学科，实验课教学是它的一个极为重要的环节。

不论理论学习还是实际应用，都离不开实验课教学。

如果不在切实认真地抓好学生的实践技能的锻炼上下功夫，单凭课堂理论课学习，势必出现理论与实践脱节、学习与应用脱节的局面。

《HDL项目设计》的目的就是让同学们在理论学习的基础上，通过完成一个涉及时序逻辑、组合逻辑、声光输出的，具有实用性、趣味性的小系统设计，使学生不但能够将课堂上学到的理论知识与实际应用结合起来，而且能够对分析、解决实际的数字电路问题进一步加深认识，为今后能够独立进行某些数字应用系统的开发设计工作打下一定的基础。

二、课程设计任务与要求（1）设计一个数码管实时显示时、分、秒的数字时钟（24小时显示模式）；（2）为了演示方便，应具有分钟、小时快进功能；（3）时、分、秒设置功能（选作）。

三、课程设计考核平时20%；验收40%；报告40%摘要数字钟是人们日常生活中经常使用的计时工具，本次的课程设计是基于Verilog HDL的多功能数字钟，完成时、分、秒的显示功能。

设计利用Verilog HDL 语言自顶向下的设计理念，突出其作为硬件描述语言的良好的可读性、可移植性以及易于理解等优点。

通过Quartus II 5.0和ModelSim SE 6.1f软件完成仿真、综合。

程序下载到FPGA芯片后，可用于实际的数字钟显示中。

此次设计的逻辑结构主要由分频器、计数器和译码显示器三个模块构成。

分频模块将50Mhz系统基准时钟分频产生两路时钟信号，一路是1HZ的数字钟计时工作频率，一路是数码管动态显示的扫描频率；计时模块对1HZ的时钟信号进行计时，分为时、分、秒三个部分；译码显示模块采用动态扫描的方式完成数码管的显示。

最后通过主模块调用三个子模块函数完成整个设计。

集成电路设计课程设计报告专业班级学号姓名基于FPGA的数字钟课程设计1.任务和设计要求设计具有时、分、秒计数显示，以24小时循环计时的时钟电路，带有清零和校准功能；2.设计原理采用硬件描述语言Verilog 进行编程，实现20MHZ晶振到1HZ的分频；采用verilog 语言实现数字表功能实现的各个模块；通过各个模块的代码生成相应的模块原理图；再将各个模块生成的原理图进行叠加组成一个数字表系统；3.系统设计设计的数字表有6个输入，16个输出；6个输入中，有一个是时钟信号，开发板上的28号引脚输入的50MHZ的时钟信号；一个清零端，当数字表正常显示时，按下清零端可以实现数字钟整体电路图：4.各个模块设计基于EP1C6Q240C8的数字钟设计，有6个模块组成：Fdiv 分频模块Control 模式选择模块Tune 校正模块Zoushi 时间正常运行模块Saomiao 数码管动态扫描模块；Decoder BCD译码模块；Fdiv 模块：功能：实现20MHZ的时钟信号分成10KHZ的信号和1HZ的信号；输入：clk 为20MHZ的时钟信号；输出：f10000HZ 为10KH的时钟信号；F1HZ 为1HZ的时钟信号；Fdiv 模块代码：module fdiv(clk,f10000Hz,f1Hz);output f10000Hz,f1Hz;input clk;reg f10000Hz,f1Hz;integer CNT1=0,CNT2=0;always@(posedge clk)beginif(CNT1<1999)beginCNT1=CNT1+1;f10000Hz<=1'b0;endelsebeginCNT1=0;f10000Hz<=1'b1;endendalways@(posedge f10000Hz)beginif(CNT2<9999)beginCNT2=CNT2+1;f1Hz<=1'b0;endelsebeginCNT2=0;f1Hz<=1'b1;endendendmodulefdiv 模块波形仿真：由于实际的分频波形仿真中，由于要将20MHZ的分成1HZ的，需要将信号缩小20 000 000倍，因此，此处采用将20HZ的先分成10HZ，然后再将10HZ的分成1HZ的时钟信号；在仿真中这样整，在实际演示中再改下代码，实现真正的20MHZ到1HZ的分频；它们只是一个倍数关系而已；Control 模块：功能：实现电子表的正常显示及时间校正模式的转换；输入：key 模式修改键，每来一个高电平，mode加一次。

课程设计---基于Verilog HDL数字时钟设
计与实现
简介
本课程设计旨在通过使用Verilog硬件描述语言（HDL）设计和实现数字时钟。

学生将研究如何使用Verilog语言来描述数字电路，并将其应用于设计和实现一个简单的数字时钟电路。

设计目标
- 研究使用Verilog HDL来描述和设计数字电路
- 实现一个简单的数字时钟电路
- 熟悉数字时钟的工作原理和设计流程
实施步骤
1. 了解数字时钟的原理和工作方式
2. 研究Verilog HDL语言的基本语法和使用方法
3. 设计并实现时钟的各个功能模块，如时钟显示模块、时钟计数模块等
4. 使用仿真工具验证设计的正确性
5. 进行实际的硬件验证，将设计烧录到FPGA开发板上并进行测试
实验要求
1. 设计的数字时钟应具备基本的时分秒显示功能
2. 时钟应具备可调节的时间设置功能
3. 需要使用FPGA开发板进行实际硬件验证
4. 实验报告应包含设计原理、设计流程、仿真结果和实际硬件验证结果
参考资料
1. Verilog HDL教程
2. FPGA开发板用户手册
3. 相关学术论文和文献
以上为课程设计---基于Verilog HDL数字时钟设计与实现的文档简介。

本课程设计将帮助学生学习Verilog HDL语言并应用于设计和实现数字时钟电路。

大学考试答题纸(以论文、报告等形式考核专用)二○ 18 ～二○ 19 学年度第 一 学期 课程编号 1602080001课程名称 学 号姓名 思豪 专业年级 电子科学与技术16级1班题目：基于Verilog HDL 设计的数字时钟摘 要：本文利用Verilog HDL 语言自顶向下的设计法设计多功能数字钟，突出了其作为硬件描述语言的良好的可读性、可移植性和易理解等优点，并通过Altera Quartus Ⅱ 6.0和cyclnoe II EP2C35F672C6完成综合、仿真。

此程序通过下载到FPGA 芯片后，可应用于实际的数字钟显示中关键词：Verilog HDL ；硬件描述语言；FPGA目录一、实验任务 (3)实验目的 (3)实验要求 (3)二、设计思路 (3)三、实验结果 (10)四、总结与收获 (14)一、实验任务实验目的1.深入了解基于quartus ii工具的复杂时序逻辑电路的设计。

2.理解并熟练利用EDA工具进行综合设计。

3.熟练掌握芯片烧录的流程及步骤。

4.掌握Verilog HDL 语言的语法规及时序电路描述法。

实验要求设计一个带秒表功能的24 小时数字钟，它包括以下几个组成部分：①显示屏，由6 个七段数码管组成，用于显示当前时间(时：分，秒)或设置的秒表时间；②复位键复位所有显示和计数③设置键，用于确定新的时间设置，三个消抖按键分别用于时分秒的设置④秒表键，用于切换成秒表功能基本要求(1) 计时功能：这是本计时器设计的基本功能，每隔一秒计时一次，并在显示屏上显示当前时间。

(2) 秒表功能：设置时间，进行倒计时功能(3) 设置新的计时器时间：按下设置键后，用户能通过时分秒三个消抖按键对时间进行设置。

二、设计思路1、总原理框图：原理如上图所示，时钟由分频器模块，数码管显示模块，计时器模块三个模块构成，每个模块实现如下的不同功能，最后通过在顶层模块的调用，来实现时钟功能。

2.顶层模块：顶层模块调用三个字模块，并且定义输入输出口，代码输入所示：modulemyclock2(daojishi,stop,clk,reset,shi,fen,miao,miaoout1,miaoout2,fenout1,fenout2,shiout1,s hiout2);input clk,reset,stop,shi,fen,miao,daojishi;output[6:0] miaoout1,miaoout2,fenout1,fenout2,shiout1,shiout2;wire[3:0] miao1,miao2,fen1,fen2,shi1,shi2;wire clk_1hz;divider_1HZ divider1hz(clk_1hz,reset,clk);count count1(daojishi,shi,fen,miao,stop,miao1,miao2,fen1,fen2,shi1,shi2,reset,clk_1hz); decode4_7 d0(miaoout1,miao1);decode4_7 d1(miaoout2,miao2);decode4_7 d2(fenout1,fen1);decode4_7 d3(fenout2,fen2);decode4_7 d4(shiout1,shi1);decode4_7 d5(shiout2,shi2);endmodule输入输出端口类型功能表：三个子模块的原理和代码：（1）分频模块：分频模块的作用主要是要获得各种频率的时钟信号。

课程设计（报告）任务书（理工科类）Ⅰ、课程设计（报告）题目：实时时钟电路的设计Ⅱ、课程设计（论文）工作容一、课程设计目标《硬件描述语言》是一门技术性、应用性很强的学科，实验课教学是它的一个极为重要的环节。

不论理论学习还是实际应用，都离不开实验课教学。

如果不在切实认真地抓好学生的实践技能的锻炼上下功夫，单凭课堂理论课学习，势必出现理论与实践脱节、学习与应用脱节的局面。

《HDL项目设计》的目的就是让同学们在理论学习的基础上，通过完成一个涉及时序逻辑、组合逻辑、声光输出的，具有实用性、趣味性的小系统设计，使学生不但能够将课堂上学到的理论知识与实际应用结合起来，而且能够对分析、解决实际的数字电路问题进一步加深认识，为今后能够独立进行某些数字应用系统的开发设计工作打下一定的基础。

二、课程设计任务与要求（1）设计一个数码管实时显示时、分、秒的数字时钟（24小时显示模式）；（2）为了演示方便，应具有分钟、小时快进功能；（3）时、分、秒设置功能（选作）。

三、课程设计考核平时20%；验收40%；报告40%摘要数字钟是人们日常生活中经常使用的计时工具，本次的课程设计是基于Verilog HDL的多功能数字钟，完成时、分、秒的显示功能。

设计利用Verilog HDL 语言自顶向下的设计理念，突出其作为硬件描述语言的良好的可读性、可移植性以及易于理解等优点。

通过Quartus II 5.0和ModelSim SE 6.1f软件完成仿真、综合。

程序下载到FPGA芯片后，可用于实际的数字钟显示中。

此次设计的逻辑结构主要由分频器、计数器和译码显示器三个模块构成。

分频模块将50Mhz系统基准时钟分频产生两路时钟信号，一路是1HZ的数字钟计时工作频率，一路是数码管动态显示的扫描频率；计时模块对1HZ的时钟信号进行计时，分为时、分、秒三个部分；译码显示模块采用动态扫描的方式完成数码管的显示。

最后通过主模块调用三个子模块函数完成整个设计。

基于FPGA的数字钟系统姓名：蒋佳霖学号：1023000657学院：物理与电子学院摘要：本文利用FPGA的Verilog语言设计数字钟系统。

并采用Quartuse 进行综合，仿真，实验。

经过测试，本文所设计的系统基本可以实现数字的计时和显示，调整时间的功能。

关键字:FPGA，Verilog语言，数字钟系统1、设计所实现的功能本文所设计的数字钟系统能进行时，分，秒的显示，和对时间的校正。

能够利用按键进行“调时”，“调分”，“清秒”的功能，随时对数码管进行调整和校正。

数字钟系统是由系统时钟，数码管，FPGA，三个功能键组成。

2、设计所采用的思想本文所设计的数字钟系统采用Veriloig自顶而下的设计方法。

在编程中，通过键位的数值的判断来调用例化语句实现控制模块对计时模块和分频模块的控制。

3、各模块的代码及测试情况分频模块的代码：module szz_fenpin(clk,clk_1HZ);input clk;outpit clk_1HZ;reg[31:0] count;always @(posedge clk)beginif ( count < M/2-1)begincount <= count + 1;endelsebegincount <= 0;clk_1HZ <= ~clk_1HZ;endendendmodule注：本文所使用的分频模块只能进行偶数分频。

M为分频的倍数。

计时模块：module szz_js(clk_1HZ,num1,num2,num3,num4,num5,num6);input clk_1HZ;output reg[3:0] num1,num2,num3,num4,num5,num6;always@(posedge clk_1HZ)beginif((num6==4'b10)&&(num5==4'b100)) beginnum5=4'b0;num6=4'b0;endelse if(num5==4'b1001)beginnum6=num6+4'b1;num5=4'b0;endelse if(num4==4'b0110)beginnum5=num5+4'b1;num4=4'b0;endelse if(num3==4'b1001)beginnum3=4'b0;num4=num4+4'b1;endelse if(num2==4'b0110)beginnum2=4'b0;num3=num3+4'b1;endelse if(num1==4'b1001)beginnum1=4'b0;num2=num2+4'b1;endelsebeginnum1=num1+4'b1;endendendmodule注:本文所使用的计时模块的代码采用状态机，非阻塞语句赋值，所以在判以后不会立即清零，所以判断采用是当其为5的时候才进行下一次状态，并在下一次状态进行清零。

一、课程设计目标1. 熟悉并掌握verilog 硬件描述语言2. 熟悉quartus 软件开发环境3. 学会设计大中规模的数字电路.并领会其中的设计思想 二、课程设计实现的功能（1）设计一个数码管实时显示时、分、秒的数字时钟（24小时显示模式）； （2）可以调节小时.分钟。

（3）能够进行24小时和12小时的显示切换。

（4）可以设置任意时刻闹钟.并且有开关闹钟功能。

（5）有整点报时功能.几点钟LED 灯闪亮几下。

（6）有复位按键.复位后时间从零开始计时.但闹钟设置时间不变。

三、设计原理：1、总原理框图：是是计数模块译码显示模块分频模块 设置闹钟小时分钟校正 小时校正 模式选择模块设置闹钟分钟 复位 是否到闹钟时间切换12进制显示输出闹钟信号到达整点输出整点报时信号附全部代码：总模块：moduleclock(clk,reset,MODE,Alarm_ctr,BT2,H12_24,DSH,DSL,DMH,DML,DHH,DHL,dian,bao_sig nal,nao_signal);input clk;//50MHzinput reset,MODE,Alarm_ctr,BT2,H12_24;//复位键.模式选择按钮.闹钟开关档.调节按钮 .12—24小时切换档 output [7:0]DMH,DML,DHH,DHL; //4个数码管显示输入信号output dian,bao_signal,nao_signal; //时分间隔点.报时信号,闹钟信号output [3:0]DSH,DSL; //秒钟输出信号wire [3:0] SH,SL,MH,ML,HH,HL;wire [3:0] LED_mode;wire [3:0] HH12,HL12,HH24,HL24,MH24,ML24,SH24,SL24;wire [3:0] set_HH,set_HL,set_MH,set_ML;wire _1HZ,_10ms,_250ms,_500ms;wire Keydone1;wire Keydone2;wire co1,co11,co111,co2,co22,co222,set_co2;wire [3:0]mode_flag;assign dian=1'b0;devide_f u1(_1HZ,_10ms,_250ms,_500ms,reset,clk); //分频.得到4种不同频率的时钟信号key_press u2(_10ms,MODE,Keydone1); //模式档按钮去抖动key_press u20(_10ms,BT2,Keydone2); //调节按钮去除抖动mode u3(Keydone1,mode_flag); //通过模式按钮产生不同模式second u4(_1HZ,reset,mode_flag,Keydone2,SH24,SL24,co1); //秒计时minute u5(co11,reset,MH24,ML24,co2); //分计时hour u6(co22,reset,HH24,HL24); //小时计时SEG7_LUT u7(DML,ML); //4个数码管显示SEG7_LUT u8(DMH,MH);SEG7_LUT u9(DHL,HL);SEG7_LUT u10(DHH,HH);display_LED u11(DSL,SL); //LED灯显示秒或模式灯display_LED u12(DSH,SH);mode_chooseu13(mode_flag,Keydone2,_250ms,co1,co2,set_co2,co11,co22,co111,co222); //选择模式进行不同操作hour12_24 u14(HH24,HL24,HH12,HL12); //12--24小时切换boshi u15(HH,HL,MH,ML,SH,SL,_1HZ,bao_signal); //整点报时set_naozhong u16(co111,co222,set_HH,set_HL,set_MH,set_ML,set_co2); //设置闹钟时间Naozhongu17(Alarm_ctr,_500ms,set_HH,set_HL,set_MH,set_ML,HH24,HL24,MH24,ML24,nao_signa l); //任意闹钟响应LUT_modeu18(mode_flag,H12_24,HH12,HL12,HH24,HL24,MH24,ML24,set_HH,set_HL,set_MH,set_ML ,MH,ML,HH,HL);//通过模式选择数码管显示LED_mode u19(mode_flag,SH24,SL24,SH,SL); 模式选择LED灯显示Endmodule分频模块：分频模块的作用主要是要获得各种频率的时钟信号。

基于FPGA的数字时钟设计设计设计（论文）题目：基于FPGA的数字时钟设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要随着科学技术的飞速发展，系统向着高速度、低功耗、低电压和网络化、移动化方向发展，各个领域对电路的要求越来越高，传统单一功能的电路很难满足发展的要求，而可编程逻辑器件（CPLD/FPGA）可以很方便地通过对逻辑结构的修改和配置，完成对系统和设备的升级。