Verilog基于DE2的多功能數(shù)字時鐘 日歷

1、中國石油大學（華東）本科畢業(yè)設計（論文）通信電子實習報告題 目： 多功能數(shù)字時鐘學生姓名： * * *學 號：12073322 12073323 12073324專業(yè)班級：通信工程1203指導教師：張錫嶺2014年7月11日課題簡介一:任務定義多功能數(shù)字時鐘基本功能：1、日歷功能，顯示年月日2、計時功能，包括時、分、秒。3、定時與鬧鐘功能，能在設定的時間提示4、能夠對小時、分、秒進行手動調整以校正時間5、正點報時，逢正點給予一定的指示。6、跑表功能，百分秒技術。記錄多個值。擴展功能：7、同步時間功能，從網上獲得時間并下載到DE2上。8、便簽功能，在某時某刻顯示之前所要提醒的事務。采用veril

2、og設計，在de2上實現(xiàn)，實現(xiàn)LCD、七段管顯示，整點報時等提示或告警信息用LED跑馬燈實現(xiàn)。二:團隊成員簡要介紹團隊成員及負責工作*：跑表功能顯示功能計時功能*：日歷功能鬧鈴設置功能調整時間功能*：整點報時功能 七段管顯示功能第1章 系統(tǒng)分析和設計 本部分，詳細描述設計思路.，系統(tǒng)整體功能，模塊的劃分，注明每部分的作者設計思路： 擬定數(shù)字鐘的組成框圖，劃分模塊，采用分模塊、分層次的方法設計電路，。通過模式的切換來選擇顯示不同的內容，在計時器、鬧鈴。跑表之間實現(xiàn)切換，通過使能信號來控制調節(jié)。系統(tǒng)框圖如下：跑表電路分段顯示多個時間在LCD屏上顯示便簽提示（待解決）鬧鈴響起與整點報時模式選擇 鬧鈴

3、調節(jié)日歷調節(jié)日歷電路鬧鈴電路計時器調節(jié)計時器電路分段計時、LCD記錄是的系統(tǒng)輸入：SW17:14 KEY3:0 ;KEY3 計時器復位信號KEY2 自增調節(jié)信號（跑表復位信號）KEY1 選擇信號（跑表暫停讀數(shù)信號）KEY0 模式切換信號（通過觀察LEDR16:12可看出）SW17 日歷模式信號SW16 日歷調節(jié)選擇信號SW15 自增信號SW14 跑表讀數(shù)信號系統(tǒng)輸出：LCD液晶顯示屏輸出 七段管顯示輸出 LEDR，LEDG提示信號輸出。系統(tǒng)功能具體如下：1. 計時：正常工作狀態(tài)下，每日24h計時制顯示并會進位到日期。2. 設置鬧鈴時間：在計時模式下，按KEY0鍵，將會切換狀態(tài)，第一次將會切換到

4、調節(jié)鬧鐘狀態(tài)，此時若是按KEY1鍵將會選擇調節(jié)鬧鐘時間的時或是分，選擇后按KEY2將會實現(xiàn)自增。3. 調整計時器時間：若在計時器狀態(tài)下連續(xù)按兩次KEY0鍵，將會切換到調節(jié)計時器時間狀態(tài)，此時若是按KEY1鍵將會選擇調節(jié)計時器時間的時、分、秒，選擇后按KEY2件會實現(xiàn)自增。4. 整點報時鬧鈴提醒：逢整點時間，跑馬燈將會閃爍。當?shù)竭_鬧鈴設置的時間時跑馬燈也將會閃爍，并且優(yōu)先級高于整點報時。5. 跑表分段計時：系統(tǒng)以100Hz頻率計時，并且在七段管上顯示。并且在觸發(fā)條件KEY1下將時間顯示到LCD顯示屏上，當再次觸發(fā)SW14時，將會把記錄的四個數(shù)值以1hz的頻率一一顯示在LCD顯示屏上。6. 日歷：

5、SW17 控制顯示日歷時間，高電平為調節(jié)模式，低電平為普通運行模式。調節(jié)模式下，在觸發(fā)SW16時 將會選擇調節(jié)年、月、日，觸發(fā)SW15時，將會自增。 在調節(jié)狀態(tài)或是在滿24小時進位時將會閃爍刷新。7. 分頻：將內置50Mhz時鐘信號分到各種所需的頻率時鐘信號。8. 解碼以及顯示：將數(shù)字信號解碼到七段管顯示以及LCD液晶顯示屏上，并且令其顯示。9. 防抖動：顧名思義，主要是為了防止觸發(fā)信號的抖動。計時器模塊（*）由于計時器模塊包含手動調節(jié)時間功能，每當KEY出現(xiàn)一個下降沿，產生一個自增信號，所以每個七段管時鐘應等于自身的自增信號或進位信號，代碼如下：assign carryclk0=clk_1h

6、z_md | incplus0;（carryclk5:0為時鐘信號，carry4:0為進位信號，incplus5:0為自增信號）當處于手動計時模塊時，KEY1為選位信號模塊代碼如下：module bitsel(alarmmode,checkmode,sel,selcode,reset);/對時分秒的選擇，并分成實在時鐘或是鬧鈴模式下input alarmmode; /當前所處的調節(jié)模式（鬧鈴或計時）input checkmode; /當前狀態(tài)（計時或手動調節(jié)）input sel; /手動調節(jié)選位信號（KEY1）input reset;output reg2:0 selcode; /輸出調節(jié)選位

7、信號reg 2:0 check_code; /計時選位變量reg 1:0 alarm_code; /鬧鈴選位變量always (negedge sel or negedge reset)begin if(!reset) check_code<=3'b000; /復位信號else begincase (check_code) 3'b000: check_code<=3'b001; /計時狀態(tài) 3'b001: check_code<=3'b010; /調節(jié)秒位 3'b010: check_code<=3'b100; /

8、調節(jié)分位 3'b100: check_code<=3'b001; /調節(jié)時位 default: check_code<=3'b000; endcase end end鬧鐘選位同上always begin if(alarmmodecheckmode) /兩個之中只有一個是1 begin if(checkmode) selcode=check_code; else selcode=alarm_code,1'b0 ; end else selcode=3'b000;endendmodule以上模塊得到時分秒自增信號,再由下面代碼得到incplus5

9、:0（時分秒各位的自增信號）,inc為輸入自增信號（KEY2）always begin case(check) 3'b001: begin clk_1hz_md=0; incplus=5'b00000,inc;end 3'b010: begin clk_1hz_md=0; incplus=3'b000,inc,2'b00;end 3'b100: begin clk_1hz_md=0; incplus=1'b0,inc,4'b0000;end default:begin incplus =6'b000000; clk_1hz

10、_md=clk_1hz;end endcaseend 最后再有下面代碼得到進位信號module hexcounter(clk,set,max,setdata,dataout,carryout); /調增時間input clk; /輸入的時鐘信號input set; /復位信號input 3:0 max,setdata; /max:每一位七段管的最大顯示值; setdata:每一位七段管的最小顯示值output carryout; /每一位七段管的進位信號output 3:0 dataout; /每一位七段管的輸出reg 3:0 counter;reg carrybit;assign carry

11、out=carrybit;assign dataout=counter;always (posedge clk or negedge set) begin if(!set) begin counter<=setdata; carrybit<=0; end else begin if(counter=max)|(counter>max) begin counter<=0;carrybit<=1; end else begin counter<=counter+1'b1; carrybit<=0;end end end endmodule 最后由下

12、面代碼使每一位七段管顯示時間：module led(datain,dotin,ledout); /七段管顯示input 3:0 datain; /每一位時間的值input dotin; /小數(shù)點（本次實習的板子好像不帶這功能）output7:0 ledout;reg 6:0 dataout;wire dotout;assign ledout6:0=dataout;assign ledout7=dotout;assign dotout=dotin; always*begin case(datain) 0: dataout<=7'b1000000; default: dataout&

13、lt;=7'b1000000; endcase endendmodule LCD顯示模塊（*）module view(c,a,b,CLOCK_50,shuru,LCD_EN,LCD_RW,LCD_RS,LCD_DATA,LCD_ON,LCD_BLON);input CLOCK_50;input 32*8:1 shuru; / 傳入顯示信息數(shù)據input a,b,c; /清屏信號（關閉電源刷新屏幕）output LCD_EN; /刷屏信號（此信號控制LCD顯示刷新頻率，大于一定值的時候才能穩(wěn)定顯示信息）output LCD_RW; /寄存器選擇,指令寄存器output LCD_RS; /

14、低電平為寫操作;同為低電平可以寫入指令或顯示地址output LCD_ON; /電源信號output LCD_BLON; /output reg7:0 LCD_DATA; /每一個LCD小格子顯示的信息reg LCD_RW,LCD_RS,clk4hz,LCD_ON;reg10:0 state;reg6:0 count;reg5:0 disp_count;reg 23:0 cnt;reg255:0 data_in_buf;parameter CLEAR=8'b00000001;/清屏parameter SETCGRAM=8'b00000010;/設置 CGRAMparameter

15、 SETFUNCTION=8'b00000100;parameter SWITCHMODE=8'b00001000;parameter SETMODE=8'b00010000;parameter RETURNCURSOR=8'b00100000;/歸home位parameter SHIFT=8'b01000000;parameter WRITERAM=8'b10000000;/write RAMparameter CUR_INC=1;parameter CUR_NOSHIFT=0;parameter OPEN_DISPLAY=1;paramete

16、r OPEN_CUR=0;parameter BLANK_CUR=0;parameter DATAWIDTH8=1;parameter DATAWIDTH4=0;parameter TWOLINE=1;parameter ONELINE=0;parameter FONT5X10=1;parameter FONT5X7=0;wire 255:0DATA_IN;assign DATA_IN=shuru;/傳入數(shù)值assign LCD_BLON=1;always (posedge CLOCK_50) /分頻 begin if (cnt = 24'd62500) /6250000 24'

17、;h5F5E10 begin cnt <= 0; clk4hz <= clk4hz; end else cnt <= cnt+1; end assign LCD_EN = clk4hz;always (posedge clk4hz) if(a|b|!c) begin state <= CLEAR; /清屏 LCD_ON <= 0; /電源端 disp_count <= 6'b0; end else begin LCD_ON <=1; /電源端case (state)CLEAR :begin LCD_RS<=0; /寄存器選擇,指令寄存器L

18、CD_RW <= 0; /低電平為寫操作;同為低電平可以寫入指令或顯示地址 LCD_DATA <= 8'b0000_0001;/輸入指令集,data_in_buf <=DATA_IN;state<=SETCGRAM;endSETCGRAM: begin /讀寫數(shù)據 LCD_RS<=0; LCD_RW <= 0; /同為低電平可以寫入指令或顯示地址 LCD_DATA <= 8'b1000_0000; state <= SETFUNCTION;endSETFUNCTION: begin /工作方式設置 LCD_RS<=0; LC

19、D_RW<=0; LCD_DATA7:5<=3'b001; LCD_DATA4<=DATAWIDTH8;/1 LCD_DATA3<=TWOLINE;/1 LCD_DATA2<=FONT5X10;/1 LCD_DATA1:0<=2'b00; state<=SWITCHMODE; end SWITCHMODE: begin /顯示狀態(tài)設置 LCD_RS<=0; LCD_RW<=0; LCD_DATA7:3<=5'b00001; LCD_DATA2<=OPEN_DISPLAY;/1 LCD_DATA1<=

20、OPEN_CUR;/0 LCD_DATA0<=BLANK_CUR;/0 state<=SETMODE;endSETMODE: begin /輸入方式設置 LCD_RS<=0; LCD_RW<=0; LCD_DATA7:2<=6'b000001; LCD_DATA1<=CUR_INC; /1 LCD_DATA0<=CUR_NOSHIFT;/0 state<=WRITERAM; endRETURNCURSOR: begin /光標歸位 LCD_RS<=0; LCD_RW<=0; LCD_DATA<=8'b0000_0

21、010; state<=WRITERAM; endSHIFT: begin /移位 LCD_RS<=1; /高電平為數(shù)據寄存器 LCD_RW<=0; /RS1,RW0,寫入數(shù)據 LCD_DATA<=data_in_buf255:248; data_in_buf<=(data_in_buf<<8); disp_count<=disp_count+1'b1; state<=WRITERAM; endWRITERAM: begin /寫RAM狀態(tài) LCD_RS<=1; LCD_RW<=0; /寫入數(shù)據 if(disp_coun

22、t=32) begin LCD_RW<=1; disp_count<=4'b0; /xiugaizaizhe state<=CLEAR; end else if(disp_count=16) begin LCD_RS<=0; LCD_RW<=0;/寫入指令或顯示地址 LCD_DATA<=8'b1100_0000; state<=SHIFT; end else begin LCD_DATA<=data_in_buf255:248; data_in_buf<=(data_in_buf<<8); disp_count&

23、lt;=disp_count+1'b1; state<=WRITERAM; end end endcase endendmodule從網上了解到LCD輸入信號只需在原輸入信號的字符上加上雙引號即可，轉碼模塊如下：module change(in,out);input3:0 in;output reg 7:0out;always*begin case(in) 4'd0:out="0" default :out="?" endcaseendendmodule跑表模塊（*）由于跑表不需要手動調節(jié)時間，所以每一位時間的時鐘信號都是前一位的進

24、位信號，跑表模塊如下：module paobiao(enable,CLOCK_50,KEY,fs0,fs1,s0,s1,minu0,minu1);input CLOCK_50;input KEY;input enable; /暫停使能信號output reg3:0 fs0; /百分秒個位reg fscarry0; /百分秒個位進位. wire zero; /暫停標志switch switchzero(CLOCK_50,KEY,zero);reg18:0 counter_100hz; /從50Mhz分頻到100hz的計數(shù)器wire clk100;clk50mto100(CLOCK_50,clk1

25、00,state); /分頻得到100hz的時鐘parameter i0=1'b0,i1=1'b1;reg state,next_state;always (negedge clk100 or negedge zero ) /異步復位，s0為起始狀態(tài)begin if(!zero) state<=i0; else state<=next_state;endalways(posedge clk100 or negedge zero) /百分秒個位進位 begin if(!zero) begin fs0<=0;fscarry0<=0; end else if(

26、clk100=1) begin if(fs0=9) begin fs0<=0;fscarry0<=1; end else begin fs0<=fs0+1'b1;fscarry0<=0; end end end秒分進位同上led ledfs0(fs0,1,HEX0);.最后調用led模塊使跑表數(shù)值顯示在七段管上；當按下KEY1后，取值顯示在LCD顯示屏上，SW0為1時將取出的值依次顯示在LCD顯示屏上，我們設計能存4個值（僅僅只是測試用，其實可以存更多的值），用寄存器save實現(xiàn)，代碼如下：always (posedge clk_1hz) begin if(pa

27、obiao) begin if(!KEY1) begin /在LCD屏上顯示跑表暫停時的時間 shuru<="Now Time:"," ",show5,show4,":",show3,show2,":",show1,show0; save<=save767:0,"Save Time:"," ",show5,show4,"-",show3,show2,"-",show1,show0; /寄存器移位存儲 d<=1'

28、b0; end else if(SW0)/ 重復讀取之前的數(shù)據（顯示4個） begin shuru<=save1023:768; /讀取寄存器最后一位（即最早存入的數(shù)據） e<=1'B1; save<=save767:0,save1023:768; /寄存器的值移位 d<=1'b0; end else begin d<=1'b1; e<=1'B0; end end else shuru<=LCD_show; end 鬧鈴模塊（*）module alarm(ledr,clk50m,alarmon,alarmout,rese

29、t);input 1:0 alarmon;input clk50m;input reset;output reg alarmout;output reg ledr;reg 15:0 counter_1k;wire clk_1k; assign clk_1k= counter_1k15;always (posedge clk50m) begin if(counter_1k=50000) counter_1k<=0; else counter_1k<=counter_1k+1'b1; endendmodule 七段管顯示模塊（*）module led(datain,dotin,

30、ledout);/七段管顯示always*begin case(datain) 0: dataout<=7'b1000000; 1: dataout<=7'b1111001; 2: dataout<=7'b0100100; 3: dataout<=7'b0110000; default: dataout<=7'b1000000; endcase end解碼模塊（*）module change(in,out);input3:0 in; output reg 7:0out;always*begin case(in) 4'

31、d0:out="0" 4'd1:out="1" 4'd2:out="2" . default :out="?" endcaseendendmodule防抖動模塊（*）module switch(clk,keyin,keyout);/防抖動模塊wire clk_use;input clk,keyin;output reg keyout;reg 7:0 counter;assign clk_use=counter7;always (posedge clk)counter<=counter+1

32、9;b1;always (posedge clk_use)keyout<=keyin;endmodule鬧鈴提醒及整點報時模塊（*）module sound(clk50m,clkt5,clkt4,clkt3,clkt2,alarm3,alarm2,alarm1,alarm0,voice);/鬧鈴顯示及整點報時模塊always(posedge clk50m)begin if(clkt5=alarm3&&clkt4=alarm2&&clkt3=alarm1&&clkt2=alarm0) begin voice3<=c1; voice2&l

33、t;=c1; /跑馬燈閃爍 end else if(clkt3=0&&clkt2=0) begin voice1<=c1; voice0<=c1; end/跑馬燈閃爍 else voice<=2'b00; end endmodule 其中鬧鈴的優(yōu)先級要高于整點報時功能鬧鈴設置時間模塊（*）module bitsel(alarmmode,checkmode,sel,selcode,reset);/對時分秒的選擇，并分成實在時鐘或是鬧鈴模式下其中selcode是對時分秒的解碼，決定自增信號的所在。always (posedge inc or negedge

34、 reset) if(sel=2'b10) begin if(hour1,hour0=8'h23) hour1,hour0<=8'h00; else if(hour0=9) begin hour0<=0;hour1=hour1+1'b1;end else hour0=hour0+1'b1; end else if(sel=2'b01) begin if(min1,min0=8'h59) min1,min0<=8'b00; else if(min0=4'h9) begin min0=4'h0;min

35、1=min1+4'h1; end else min0= min0+1'b1; end else hour1,hour0,min1,min0<=16'b0;.上述模塊功能為調整鬧鐘的時間。日歷模塊（*）module date(SW,LEDG,inc,CLOCK_50,LCD_show,yy,mm,dd);/日期模塊always (state or SW16)begin case (state) /對于年月日的選擇 s0: begin if(SW16) next_state<=s1; /調整日 else next_state=s0; end s1:begin i

36、f(SW16) next_state<=s2; /調整月份 else next_state<=s1; end s2: begin if(SW16)next_state<=s0; / 調整年份 else next_state<=s2; end s3: begin if(SW16)next_state<=s0; /日期自增模塊（依賴于小時時間進位） else next_state<=s3; end default: begin next_state<=s3;end endcaseend通過對SW16的觸發(fā)切換狀態(tài) 。其中在調整模式下調整不會有進位現(xiàn)象，而在

37、正常運行狀態(tài)下日期級應該存在進位，所以必須存在兩個不同的累加模式，即S0和S3 的區(qū)別。其中進位的產生如下：always (posedge clock_2)/小時到日期進位的產生beginif(clkt5=4'd2&&clkt4=4'd3&&clkt3=4'd5&&clkt2=4'd9&&clkt1=4'd5&&clkt0=4'd9) inc<=1;else inc<=0; end不使用1hz的信號是因為和在測試過程出現(xiàn)問題，產生的進位信號不能使得日期自增

38、，所以采用了較大頻率的信號，這樣能夠使得進位信號觸發(fā)日期內自增功能。分頻模塊（*）module clk50mto1(clock_in,clock_out);/分頻信號always (posedge clock_in)begin if(i=24999999) begin clock_out<=clock_out; i<=0;end else i<=i+1;end因為在做之前的實習的過程中，發(fā)現(xiàn)如果是將i=25000000作為判斷條件，會慢50MHz一個周期，然后累加下來會使得誤差特別大，所以做了這個嘗試，結果正好。通過做1hz和1/3600Hz的比較，發(fā)現(xiàn)如果將i=25000000作為判斷條件誤差很大，而后者誤差很小。第3章系統(tǒng)功能測試模塊測試：日歷：當處于非調節(jié)模式時，日期能夠正常進位，并且滿足當月月份天數(shù)的條件。當處于調節(jié)模式時，能夠正常調節(jié)，且無進位現(xiàn)象，能夠循環(huán)調節(jié)。跑表：跑表能夠在七段管上正常顯示運行，暫停之后會把當時的數(shù)值傳到LCD顯示屏上顯示。復位后能夠歸零。計時器：能夠正常在七段管上顯示，當切換狀態(tài)時，提