數(shù)字邏輯課程設(shè)計---數(shù)字鐘的設(shè)計

1、<p><b>　　計算機科學(xué)學(xué)院</b></p><p>　　數(shù)字邏輯課程設(shè)計報告</p><p><b>　　數(shù)字鐘的設(shè)計</b></p><p>　　班級： </p><p>　　學(xué)號： </p&g

2、t;<p>　　姓名： </p><p>　　同組者： </p><p>　　日期： 2010.7.2 </p><p><b>　　1 題目與要求</b></p><p><b>　　1.1 問題

3、的提出</b></p><p>　　設(shè)計一個數(shù)字時鐘，具有以下功能：</p><p>　　1、秒、分為00～59六十進制計數(shù)器。</p><p>　　2、時為00～23二十四進制計數(shù)器。</p><p><b>　　3、整點報時。</b></p><p><b>　　4、數(shù)碼

4、管顯示。</b></p><p><b>　　5、校時功能。</b></p><p><b>　　1.2 設(shè)計原理</b></p><p>　　數(shù)字鐘的主體是計數(shù)器，它記錄并顯示接收到的秒脈沖個數(shù)，其中秒和分為模60計數(shù)器，小時是模24計數(shù)器，分別產(chǎn)生3位BCD碼。BCD碼經(jīng)譯碼，驅(qū)動后接數(shù)碼管顯示電路。&l

5、t;/p><p>　　秒模60計數(shù)器的進位作為分模60計數(shù)器的時鐘，分模60計數(shù)器的進位作為模24計數(shù)器的時鐘。</p><p>　　為了實現(xiàn)手動調(diào)整時間，在外部增加了switch,add，clk和set按鍵,在switch值為1時,正常計數(shù)；switch值為0時校對時間,此時set為10時校對分，set為11時校對時，校對動作是通過clk來實現(xiàn)的,clk按下一次對應(yīng)的數(shù)值加1;同時還在外部增

6、加了一個清零按鍵clear,當(dāng)clear為1時執(zhí)行清零操作。數(shù)字鐘顯示為59分52，54，56，58秒時，報時鬧鐘會響起。</p><p><b>　　2 設(shè)計過程</b></p><p><b>　　2.1 邏輯描述</b></p><p><b>　　源代碼：</b></p><

7、;p>　　library ieee;</p><p>　　use ieee.std_logic_1164.all;</p><p>　　use ieee.std_logic_arith.all;</p><p>　　use ieee.std_logic_unsigned.all;</p><p>　　entity clock is<

8、;/p><p>　　port(clk,switch,clear,add:in std_logic;</p><p>　　set :in std_logic_vector(1 downto 0);</p><p>　　second0,second1,minute0,minute1,hour0,hour1:out std_logic_vector(3

9、downto 0);</p><p>　　naozhong:out std_logic_vector(0 downto 0));</p><p><b>　　end;</b></p><p>　　architecture arch of clock is</p><p>　　signal clk0,clr,m0,m1,m

10、2,m3,m4:std_logic;</p><p>　　signal cout0:std_logic_vector(3 downto 0);</p><p>　　signal cout1:std_logic_vector(3 downto 0);</p><p>　　signal cout2:std_logic_vector(3 downto 0);</p&

11、gt;<p>　　signal cout3:std_logic_vector(3 downto 0);</p><p>　　signal cout4:std_logic_vector(3 downto 0);</p><p>　　signal cout5:std_logic_vector(3 downto 0);</p><p>　　signal co

12、ut6:std_logic_vector(0 downto 0);</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　start:process(switch)</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　if(switch='0')then

13、</p><p>　　clk0<=clk;</p><p><b>　　else</b></p><p>　　if(add='1')then</p><p>　　clk0<='1';</p><p><b>　　else</b>&l

14、t;/p><p>　　clk0<='0';</p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　end process start;</p><p>　　p1:process(clr,c

15、lk0)</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　if(set="00" or set="01")then</p><p>　　if(clr='1')then</p><p>　　cout0<="0000";m0

16、<='0';</p><p>　　elsif( rising_edge (clk0)) then</p><p>　　if(cout0="1001") then</p><p>　　cout0<="0000";m0<='1';</p><p><b

17、>　　else</b></p><p>　　cout0<=cout0+'1';m0<='0';</p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　

18、end if;</b></p><p>　　end process p1;</p><p>　　p2:process(clr,m0)</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　if(set="00" or set="01")then</p

19、><p>　　if(clr='1') then</p><p>　　cout1<="0000";m1<='0';</p><p>　　elsif( rising_edge (m0)) then</p><p>　　if(cout1="0101") then<

20、/p><p>　　cout1<="0000";m1<='1';</p><p><b>　　else</b></p><p>　　cout1<=cout1+'1';m1<='0';</p><p><b>　　end if;

21、</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　elsif(set="10")then</p><p>　　if(clk0='1')then</p><p><b>　　m1<='1';</b>&

22、lt;/p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　m1<='0';</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><

23、p>　　end process p2;</p><p>　　p3:process(clr,m1)</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　if(set="00" or set="10")then</p><p>　　if(clr='1

24、9;) then</p><p>　　cout2<="0000";m2<='0';</p><p>　　elsif(rising_edge (m1)) then</p><p>　　if(cout2="1001") then</p><p>　　cout2<="

25、;0000";m2<='1';</p><p><b>　　else</b></p><p>　　cout2<=cout2+'1';m2<='0';</p><p><b>　　end if;</b></p><p><

26、;b>　　end if;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　end process p3;</p><p>　　p4:process(clr,m2)</p><p><b>　　begin</b></p><p>

27、;　　if(set="00" or set="10")then</p><p>　　if(clr='1') then</p><p>　　cout3<="0000";m3<='0';</p><p>　　elsif( rising_edge (m2)) then&

28、lt;/p><p>　　if(cout3="0101") then</p><p>　　cout3<="0000";m3<='1';</p><p><b>　　else</b></p><p>　　cout3<=cout3+'1';m

29、3<='0';</p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　elsif(set="11")then</p><p>　　if(clk0='1')then</

30、p><p><b>　　m3<='1';</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　m3<='0';</b></p><p><b>　　end if;</b></p&g

31、t;<p><b>　　end if;</b></p><p>　　end process p4;</p><p>　　p5:process(clr,m3)</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　if(set="00" or set=&

32、quot;11")then</p><p>　　if(clr='1') then</p><p>　　cout4<="0000";m4<='0';</p><p>　　elsif( rising_edge (m3)) then</p><p>　　if(cout4=&q

33、uot;1001" ) then</p><p>　　cout4<="0000";m4<='1';</p><p>　　elsif(cout5="0010" and cout4="0011")then</p><p>　　cout4<="0000&quo

34、t;;m4<='1';</p><p><b>　　else</b></p><p>　　cout4<=cout4+'1';m4<='0';</p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　

35、　end if;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　end process p5;</p><p>　　p6:process(clr,m4)</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　if(s

36、et="00" or set="11")then</p><p>　　if(clr='1') then</p><p>　　cout5<="0000";</p><p>　　elsif( rising_edge (m4)) then</p><p>　　if(c

37、out5="0010" and cout4="0011") then</p><p>　　cout5<="0000";</p><p><b>　　else</b></p><p>　　cout5<=cout5+'1';</p><p&g

38、t;<b>　　end if;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　end process p6;</p><p>　　p7:process(clk0,clear)</p>

39、;<p><b>　　begin</b></p><p>　　if(rising_edge(clk0)) then</p><p>　　if(cout5>="0010" and cout4="0011" and cout3="0101" and cout2="1001"

40、 and cout1="0101" and cout0="1001") then</p><p><b>　　clr<='1';</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　clr<='0';

41、</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　if(clear='1')then</p><p><b>　　clr<='1';</b>&l

42、t;/p><p><b>　　else</b></p><p>　　clr<='0';</p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　end process p7;</p><p>　　p8:process(m0,m1,

43、m2,m3)</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　if(cout3="0101" and cout2="1001" and cout1="0101" and (cout0="0010" or cout0="0100" or cout0=&

44、quot;0110" or cout0="1000"</p><p><b>　　)) then</b></p><p>　　cout6<="1";</p><p><b>　　else</b></p><p>　　cout6<=&quo

45、t;0";</p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　end process p8;</p><p>　　output:process(m0,m1,m2,m3,m4)</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　

46、second0<=cout0;</p><p>　　second1<=cout1;</p><p>　　minute0<=cout2;</p><p>　　minute1<=cout3;</p><p>　　hour0 <=cout4;</p><p>　　hour1 <=cou

47、t5;</p><p>　　naozhong <=cout6;</p><p>　　end process output;</p><p><b>　　end arch;</b></p><p>　　2.2 編譯（Compilation）</p><p>　　將實驗VHDL代碼寫入后，利用編

48、譯工具對代碼進行編譯，檢查代碼中是否出現(xiàn)錯誤，在編譯通過之后才能進行仿真，下載等操作</p><p>　　2.3 邏輯功能仿真（Simulation）</p><p>　　編譯通過后，利用仿真工具對實驗結(jié)果進行仿真，預(yù)先知道可編程芯片在設(shè)計系統(tǒng)中的運行狀態(tài)。</p><p>　　先建立向量波形文件，進入仿真環(huán)境后，利用仿真工具欄中的工具設(shè)定各個輸入，最后開始功能仿真

49、</p><p><b>　　仿真圖： </b></p><p>　　2.4下載（Programming）</p><p>　　仿真結(jié)果與預(yù)期結(jié)果一致之后，就可以通過下載電纜將設(shè)計結(jié)果燒錄到可編程邏輯器件中，然后才可以接線進行實際結(jié)果驗證。</p><p><b>　　2.5 驗證</b><

50、;/p><p>　　接通電路后，觀察最終結(jié)果是否符合要求。Switch鍵置1，看時鐘是否正常計數(shù)；清零鍵置1，看時，分，秒是否都清零；switch鍵置0，set鍵置10或11，并且同時按clk鍵，分或者是時是否實現(xiàn)了調(diào)整；時鐘顯示到鬧鐘所對應(yīng)時間時，是否會有聲音等。</p><p><b>　　3 設(shè)計總結(jié)</b></p><p>　　通過這次VH

51、DL課程設(shè)計，我學(xué)到了很多，對于原本掌握的不好的數(shù)字邏輯相關(guān)知識，在課程設(shè)計具體實踐中有了很深刻的認(rèn)識，在這次VHDL課程設(shè)計過程中遇到了不少困難，如對VHDL語言掌握有一定欠缺，在改善代碼過程中花費了不少時間，因?qū)浖牧私獠粔?，模擬仿真時也遇到阻礙，不過最終經(jīng)過思考和合作解決了問題。這次設(shè)計加強了我們動手思考，解決問題的能力。</p><p><b>　　5 參考文獻</b></p