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。

EDA设计基础实验课程论文摘要数字时钟广泛用于各种场合，比如各种比赛的定时计数等，等都需要用到数字时钟。

但是大多数的这些场合都需要很精确的定时计数，而不是一般的定时计数器，因此本设计就是为了这个原因而设计的设计的高精度的数字时钟。

本设计中利用50MHz的晶振为FPGA提供时钟。

对其再设计时进行了分频得到。

在本设计是在Quartus II环境下完成的，目标板是cycloneII EP2C8Q208的FPGA核心板，显示部分采用七段数码管现实，所用到的是Verilog HDL 语言进行行为级的描述。

关键词：数字跑表Quartus II ，Verilog HDL，cyclongIIEP2C8Q208IEDA设计基础实验课程论文AbstractThe design for a multi-functional digital clock, with a year, month, day, hours, minutes and seconds count display to a 24-hour cycle count; have proof functions and the whole point timekeeping function.The use of EDA design technology, hardware-description language VHDL description logic means for the system design documents, in MaxplusII tools environment, a top-down design, by the various modules together build a FPGA-based digital clock. The main system chips used EP2C8Q8208, make up of the clock module, control module, time module, data decoding module, display and broadcast module. After compiling the design and simulation procedures, the programmable logic device to download verification, the system can complete the year, month, day and the hours, minutes and seconds respectively, using keys to modify, cleared , start and stop the digital clock.Keywords: digital clock; hardware description language; Verilog HDLIIEDA设计基础实验课程论文目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1 概述 (1)1.2 FPGA发展现状 (1)1.3 本文研究的意义 (2)1.4 课题研究的内容 (2)第二章字时钟的基本理论 (3)2.1 主程序结构和流程 (3)2.2 设计原理 (4)2.2.1 原理图介绍 (4)2.2.2 Atium Designer6.9介绍 (4)2.2.3 Verilog HDL介绍 (5)2.2.4 分析计算 (6)第三章数字时钟的软件设计 (6)3.1 开发软件介绍 (6)3.2代码生成BDF图 (6)第四章单元电路设计 (8)4.1 分频代码设计 (8)4.2 毫秒代码设计 (8)4.3 秒代码设计 (9)4.4 分代码设计 (9)4.5 复位代码设计 (10)4.6键盘代码设计 (10)4.7 数码管显示代码设计 (10)4.7.1 数码管位码设计 (10)4.7.2数码管段码设计 (11)结论 (12)参考文献 (13)附录1 (14)附录2 (19)IIIEDA设计基础实验课程论文致谢 (21)IVEDA设计基础实验课程论文第一章绪论1.1 概述FPGA（Field－Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。

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。

数字系统课程设计报告书课题名称基于FPGA的数字钟设计院系姓名学号专业班级指导教师设计时间目录摘要 (1)1设计目的 (2)2设计内容及要求 (2)3系统整体方案及设计原理 (3)4各模块电路设计与实现 (4)4.1 分频模块设计与实现 (4)4.1.1分频模块图4.1.2分频模块程序4.2 计数器模块设计与实现 (5)4.2.1计数模块图4.2.2秒计数器程序4.2.3分计数器程序4.2.4时计数器程序4.3 1602显示驱动模块设计与实现 (10)4.3.1 1602显示驱动模块图4.3.2 1602显示驱动模块程序5系统仿真及硬件下载 (17)5.1系统仿真（步骤，总原理图，仿真图） (17)5.1.1系统仿真步骤5.1.2总原理图5.1.3仿真图5.2硬件下载（引脚分配，下载步骤） (18)5.2.1引脚分配5.2.2下载步骤6设计总结 (21)参考文献 (21)摘要随着微电子技术、计算机技术、半导体技术的发展，很多传统的数字门电路设计已经被可编程逻辑器件代替。

而相对于传统的模拟控制技术，也被数字控制系统所代替。

作为可编程逻辑器件的硬件描述语言Verilog HDL,由于它具有类似于通用C语言的风格，被不少FPGA开发者所推崇。

在数字控制这个领域，FPGA的应用也越来越广泛，因此，作为硬件描述语言Verilog HDL就显示出了它的重要性。

它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这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。

本设计为一个数字钟，一个具有“时”、“分”、“秒”显示的计时器,（23时59分59秒）。

它采用EDA技术，以硬件描述语言Verilog 为系统逻辑描述手段设计文件，在QUARTUSII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。

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。

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。

用verilog-HDL多功能数字钟Verilog HDL实验报告基于Verilog HDL语言的多功能数字钟设计一、试验目的设计一个有如下功能的数字钟：（１）计时功能：包括时、分、秒。

（２）定时与闹钟功能：能在所设定的时间发出铃音。

（３）校时功能：对小时、分钟和秒钟进行手动校时。

（４）整点报时功能：每到整点能够发出“嘀嘀嘀嘀嘟”四短一长的报时。

二、试验原理ALERT HOUR[7..0]MIN[7..0]SEC[7..0]LD_ALERT LD_HOUR LD_MINCLK CLK_1K MODE TURN CHANGEclockCLK CLK_1K MODE TURN CHANGEALERTHOUR[7..0]MIN[7..0]SEC[7..0]LD_ALERT LD_HOUR LD_MIN多功能数字钟端口示意图数字钟设有五个输入端，分别为时钟输入（CLK ）、模式（MODE ）、产生声音的时钟信号（CLK_1K ）、切换（TURN ）和调时（CHANGE ）键。

输出共七个，其中HOUR[7..0]、MIN[7..0]和SEC[7..0]采用BCD 计数方式，分别驱动2个数码管。

硬件电路原理图如下：三、试验内容1. 代码/*信号定义：clk: 标准时钟信号，其频率为4Hz；clk_1k:产生闹铃声、报时音的时钟信号，其频率为1024Hz；mode:功能控制信号；为0：计时功能；为1：闹钟功能；为2：手动校时功能；turn:接按键，在手动校时功能时，选择是调整小时还是分钟；若长时间按住改建，还可使秒信号清零，用于精确调时；change: 接按键，手动调整时，每按一次，计数器加1；如果长按，则连续快速加1，用于快速调时和定时；hour,min,sec:此三信号分别输出并显示时、分、秒信号，皆采用BCD码计数，分别驱动6个数码管显示时间；alert:输出到扬声器的信号，用于产生闹铃音和报时音；闹铃音为持续20秒的急促的“嘀嘀嘀”音，若按住“change”键，则可屏蔽该音；整点报时音为“嘀嘀嘀嘀嘟”四短一长音；LD_alert:接发光二极管，指示是否设置了闹钟功能；LD_hour:接发光二极管，指示当前调整的是小时信号；LD_min:接发光二极管，指示当前调整的是分钟信号*/moduleclock(clk,clk_1k,mode,change,turn,alert,hour,min,sec,LD_alert,LD_hour,LD_mi n);input clk,clk_1k,mode,change,turn;output alert,LD_alert,LD_hour,LD_min;output[7:0] hour,min,sec;reg[7:0] hour,min,sec,hour1,min1,sec1,ahour,amin;reg[1:0] m,fm,num1,num2,num3,num4;reg[1:0] loop1,loop2,loop3,loop4,sound;reg LD_hour,LD_min;reg clk_1Hz,clk_2Hz,minclk,hclk;reg alert1,alert2,ear;reg count1,count2,counta,countb;wire ct1,ct2,cta,ctb,m_clk,h_clk;always @(posedge clk)beginclk_2Hz<=~clk_2Hz;if(sound==3) begin sound<=0; ear<=1; end //ear信号用于产生或屏蔽声音else begin sound<=sound+1; ear<=0; endendalways @(posedge clk_2Hz) //由4Hz的输入时钟产生1Hz的时基信号clk_1Hz<=~clk_1Hz;always @(posedge mode) //mode信号控制系统在三种功能间转换begin if(m==2) m<=0; else m<=m+1; endalways @(posedge turn)fm<=~fm;always //产生count1,count2,counta,countb四个信号begincase(m)2:begin if(fm)begin count1<=change; {LD_min,LD_hour}<=2; endelsebegin counta<=change; {LD_min,LD_hour}<=1; end{count2,countb}<=0;end1:begin if(fm)begin count2<=change; {LD_min,LD_hour}<=2; endelsebegin countb<=change; {LD_min,LD_hour}<=1; end{count1,counta}<=2'b00;enddefault:{count1,count2,counta,countb,LD_min,LD_hour}<=0;endcaseendalways @(negedge clk) //如果长时间按下“change”键，则生成“num1”信号用于连续快速加1if(count2) beginif(loop2==3) num2<=1;elsebegin loop2<=loop2+1; num2<=0;endendelse begin loop2<=0; num2<=0; endalways @(negedge clk) //产生num2信号if(count1) beginif(loop3==3) num3<=1;elsebegin loop3<=loop3+1; num3<=0; endendelse begin loop3<=0; num3<=0; endalways @(negedge clk)if(counta) beginif(loop4==3) num4<=1;elsebegin loop4<=loop4+1; num4<=0; endendelse begin loop4<=0; num4<=0; endassign ct1=(num3&clk)|(!num3&m_clk); //ct1用于计时、校时中的分钟计数assign ct2=(num1&clk)|(!num1&count2); //ct2用于在定时状态下调整分钟信号assign cta=(num4&clk)|(!num4&h_clk); //cta用于计时、校时中的小时计数assign ctb=(num2&clk)|(!num2&countb); //ctb用于在定时状态下调整小时信号always @(posedge clk_1Hz) //秒计时和秒调整进程if(!(sec1^8'h59)|turn&(!m))beginsec1<=0;if(!(turn&(!m))) minclk<=1;end//按住“turn”按键一段时间，秒信号可清零，该功能用于手动精确调时else beginif(sec1[3:0]==4'b1001)begin sec1[3:0]<=4'b0000; sec1[7:4]<=sec1[7:4]+1; endelse sec1[3:0]<=sec1[3:0]+1; minclk<=0;endassign m_clk=minclk||count1;always @(posedge ct1) //分计时和分调整进程beginif(min1==8'h59) begin min1<=0; hclk<=1; endelse beginif(min1[3:0]==9)begin min1[3:0]<=0; min1[7:4]<=min1[7:4]+1; endelse min1[3:0]<=min1[3:0]+1; hclk<=0;endendassign h_clk=hclk||counta;always @(posedge cta) //小时计时和小时调整进程if(hour1==8'h23) hour1<=0;else if(hour1[3:0]==9)begin hour1[7:0]<=hour1[7:4]+1; hour1[3:0]<=0; endelse hour1[3:0]<=hour1[3:0]+1;always @(posedge ct2) //闹钟定时功能中的分钟调节进程if(amin==8'h59) amin<=0;else if(amin[3:0]==9)begin amin[3:0]<=0; amin[7:4]<=amin[7:4]+1; endelse amin[3:0]<=amin[3:0]+1;always @(posedge ctb) //闹钟定时功能中的小时调节进程if(ahour==8'h23) ahour<=0;else if(ahour[3:0]==9)begin ahour[3:0]<=0; ahour[7:4]<=ahour[7:4]+1; endelse ahour[3:0]<=ahour[3:0]+1;always //闹铃功能if((min1==amin)&&(hour1==ahour)&&(amin|ahour)&&(!change))//若按住“change”键不放，可屏蔽闹铃音if(sec1<8'h20) alert1<=1; //控制闹铃的时间长短else alert1<=0;else alert1<=0;always //时、分、秒的现实控制case(m)3'b00: begin hour<=hour1; min<=min1; sec<=sec1; end//计时状态下的时、分、秒显示3'b01: begin hour<=ahour; min<=amin; sec<=8'hzz; end//定时状态下的时、分、秒显示3'b10: begin hour<=hour1; min<=min1; sec<=8'hzz; end//校时状态下的时、分、秒显示endcaseassign LD_alert=(ahour|amin)?1:0; //指示是否进行了闹铃定时assign alert=((alert1)?clk_1k&clk:0)|alert2; //产生闹铃音或整点报时音always //产生整点报时信号alert2beginif((min1==8'h59)&&(sec1>8'h54)||(!(min1|sec1)))if(sec1>8'h54) alert2<=ear&clk_1k; //产生短音else alert2<=!ear&clk_1k; //产生长音else alert2<=0;endendmodule2. 仿真图四、小结及体会为了做多功能数字钟，我借了多本关于Verilog HDL的程序设计书。