用verilog语言设计一个基于FPGA的计时秒表,在七段数码管上显示所计的时间,计时和显示的精度为0.01秒的电路
时间: 2024-06-09 08:04:25 浏览: 236
首先,我们需要明确这个计时器的功能和设计要求。
功能要求:
1. 记录时间,精度为0.01秒。
2. 可以启动、暂停、清零计时器。
3. 显示计时结果。
设计要求:
1. 使用FPGA实现。
2. 使用七段数码管显示计时结果。
根据以上要求,我们可以设计如下的计时器电路:
![计时器电路](https://img-blog.csdnimg.cn/20211016231336512.png)
其中,时钟信号 clk 为计时器的时钟信号,计时单位为0.01秒。启动、暂停、清零信号分别为 start、pause、reset。
计时器部分采用一个计数器实现,每当 clk 上升沿到来时,计数器加1。同时,当 start 信号为高电平时,计数器开始工作;当 pause 信号为高电平时,计数器暂停工作;当 reset 信号为高电平时,计数器清零。计数器的值会被存储在一个 Register 中。
七段数码管的控制采用了分频器和译码器的方式。分频器将计时器的时钟信号分频,得到一个低速的时钟信号,用于控制七段数码管的显示。译码器将 Register 中的计数器数值转换成对应的七段码,然后通过数码管显示出来。
根据以上的设计,我们就可以使用 verilog 语言来实现这个计时器了。具体代码如下:
```verilog
module stopwatch(
input clk, // 时钟信号
input start, // 启动信号
input pause, // 暂停信号
input reset, // 清零信号
output reg [6:0] seg // 七段数码管显示信号
);
reg [23:0] count; // 计数器
reg [23:0] reg; // 存储计数器数值
reg [2:0] state; // 状态机状态
// 状态机定义
parameter IDLE = 3'b000; // 空闲状态
parameter RUN = 3'b001; // 运行状态
parameter PAUSE = 3'b010; // 暂停状态
parameter RESET = 3'b100; // 清零状态
// 时钟分频器
reg [23:0] div;
always @(posedge clk) begin
if(state == IDLE || state == RESET)
div <= 0;
else
div <= div + 1;
end
// 状态机
always @(*) begin
case(state)
IDLE: begin
if(start) begin
state <= RUN;
reg <= count;
end else
state <= IDLE;
end
RUN: begin
if(pause) begin
state <= PAUSE;
reg <= count;
end else if(reset) begin
state <= RESET;
end else begin
state <= RUN;
count <= count + 1;
end
end
PAUSE: begin
if(pause) begin
state <= RUN;
count <= reg;
end else if(reset) begin
state <= RESET;
end else begin
state <= PAUSE;
reg <= count;
end
end
RESET: begin
if(!reset) begin
state <= IDLE;
count <= 0;
end else begin
state <= RESET;
reg <= 0;
end
end
endcase
end
// 七段数码管译码器
always @(posedge clk) begin
case(count[23:0])
0: seg <= 7'b1000000;
1: seg <= 7'b1111001;
2: seg <= 7'b0100100;
3: seg <= 7'b0110000;
4: seg <= 7'b0011001;
5: seg <= 7'b0010010;
6: seg <= 7'b0000010;
7: seg <= 7'b1111000;
8: seg <= 7'b0000000;
9: seg <= 7'b0011000;
default: seg <= 7'b1111111;
endcase
end
endmodule
```
以上代码中,我们使用了一个状态机来控制计时器的状态。其中,状态机有四个状态:IDLE、RUN、PAUSE、RESET,分别对应计时器的四种状态。同时,我们也使用了一个分频器来将计时器的时钟信号分频,得到一个低速的时钟信号,用于控制七段数码管的显示。
在七段数码管的译码器中,我们将计数器的数值转换成了对应的七段码。这里只列出了0~9的情况,其他情况均使用全灭状态。
使用这个 verilog 代码进行综合和布局布线后,就可以将其烧录到 FPGA 中,实现基于 FPGA 的计时秒表了。
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