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用verilog-HDL多功能数字钟

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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。

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数字系统设计与veriloghdl课后答案

数字系统设计与veriloghdl课后答案

数字系统设计与veriloghdl课后答案【篇一：数字逻辑与数字系统设计习题参考答案】>第1章习题解答1.3 (1)86(2)219(3)106.25(4)0.6875 (4)0.1011.4 (1)101111(2)1001000(3)100001l.111.5 (1)(117)10=(165)8=(1110101)2=(75)16(2)(3452)10=(6574)8=(110101111100)2=(d7c)16(3)(23768.6875)10=(56330.54)8=(101110011011000.1011)2=(5cd 8.b)16 (4)(0.625)10=(0.5)8=(0.101)2=(0.a)16 1.6(1)(117)8=(1001111)2=(79)10(2)(7456)8=(111100101110)2=(3886)10(3)(23765.64)8=(10 0111 1111 0101.1101)2=(10229.8125)10(4)(0.746)8=(0.11111)2=(0.96875)10 1.7 (1)(9a)16=(10011010)2=(154)10(2) (3cf6)16=(11110011110110)2=(15606)10(3) (7ffe.6)16=(111111*********.011)2=(32766.375)10 (4)(0.c4)16=(0.110001)2=(0.765625)10 1-8(1)(125)10=(000100100101)8421bcd(2)(7342)10=(0111001101000010)8421bcd(3)(2018.49)10=(0010000000011000.01001001)8421bcd(4)(0.785)10=(0.011110000101)8421bcd1.9(1)(106)10=(1101010)2 原码=反码=补码=01101010 (2)(-98)10=(-1100010)2原码=11100010反码=10011101 补码=11100011(3)(-123)10=(-1111011)2 原码=11111011反码=10000101 补码=11111011(4)(-0.8125)10=(-0.1101)2 原码=1.1101000反码=1.0010111 补码=1.00110001.10(1)(104)10=(1101000)2 [1101000]补=01101000(-97)10=(-1100001)2 [-1100001]补=1001111101101000 + 10011111 0000011110000011 + 01001111 11010010[104-97]补=01101000+10011111=00000111, 104-97=(00000111)2=7 (2) (-125)10=(-1111101)2(79)10=(01001111)2[-1111101]补=10000011 [01001111]补=0100111101111000 [-125+79]补=10000011+01001111=11010010，-125+79=(-0101110)2=-46 (3) (120)10=(1111000)2[01111000]补=01111000(-67)10=(-1000011)2[-1000011]补=10111101[120-67]补=10000011+01001111=00110101，-125+79=(00110101)2=53 (4) (-87)10=(-1010111)2[-1010111]补=10101001(12)10=(1100)2[1100]补=00001100[-87+12]补=10101001+00001100=10110101，-125+79=(-1001011)2=-75+ 10111101 0011010110101001+ 00001100 10110101第2章习题解答2.3 解：根据逻辑图可直接写出逻辑表达式：(a) f=ab?bc；(b)f=abbcac解：设3个输入变量分别为a、b、c，输出为f，按题意，其中有奇数个为1，则输出f＝1，因此可写出其逻辑表达式为f=abc?abc?abc?abc。

基于FPGA的数字钟设计(VerilogHDL语言实现)

基于FPGA的数字钟设计(VerilogHDL语言实现)

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。

数字闹钟的FPGA实现(Verilog)

数字闹钟的FPGA实现(Verilog)

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。

用Verilog语言编写的多功能数字钟

用Verilog语言编写的多功能数字钟

四． 总结体会
这次的闹钟电路设计和多功能数字钟有一些相似的地方，不同在于整体构思和细
节上要求的差异。
构思根据要求采用的是状态机设计方法。从一个状态进入另一个状态最适合这个
设计了。细节上和数字钟也有很大的差异。中间的控制逻辑有时候需要反馈。前
后都是有联系的，并不是独立存在的。
本次设计基本上完成的所以的要求，但是由于时间紧急，一些细节并不是很完美，
分频器的作用是对 50Mhz 的系统时钟信号进行分频，得到频率为 1hz 的信号，
作为时钟的输入信号。
2
2.控制器和计数器 控制器的作用是，调整小时和分钟的值，并能实现清零功能。计数器的
作用是实现分钟和秒钟满 60 进 1，小时则由 23 跳到 00。当到达 59 分 55 秒的时 候，LED 灯会闪烁来进行报时。
end 2:
begin state<=2; s=1;
end 3:
begin s=0; if(k1==0) //时调整
7
begin
if(nz_h_l==3)
begin
nz_h_l=0;
if(nz_h_h==2)nz_h_h=0;
else nz_h_h=nz_h_h+1;
end
else nz_h_l=nz_h_l+1;
end
else if(k3==0) finish=1;
//设置完成
else if(k4==0) spker_en=1; //停止声响
end
8
4: begin s=0; if(k4==0) begin on_off<=!on_off;state=0;end end
endcase end end endmodule 3．显示器 显示器的作用是将时:分的值在数码管上依次显示出来。从分频器输出的 1Khz 的信号作为数码管的扫描信号。SEL 表示 6 个数码管选择位，它的取值表示八个 数码管，从左至右依次是 111~000。seg 表示七段数码管，它的取值决定特定位 数上显示的数字。