FPGA 题目:数字秒表的设计 请给出VHDL代码 设计的任务和要求: 1、要求设计的数字秒表从00-00-00开始计秒。直到按下停止按键(按键开关S2)数码管停止计秒。按下开始按键(按键开关S1)， 数码管继续进行计秒。按下复位按键(按键开关S3)秒表从00-00-00重新开始计秒。 2、本设计选择系统时钟模块的1KHz信号，由于计时时钟信号为100Hz，因此需要对系统时钟进行10分频才能得到，之所以选择1KHz的时钟是因为七段码管需要扫描显示，所以选择1KHz。 3、要求编写的VHDL程序，并对程序进行编译并仿真，同时对程序的错误进行修改,直到完全通过编译和仿真。 4、要求对整体电路进行仿真，提供仿真波形图，并分析结果 5、硬件测试结果用照片的形式记录下来。

以下是一个简单的数字秒表的VHDL代码，包括计时器、按键检测和数码管扫描模块。请注意，由于您的具体硬件平台可能与此代码不同，您可能需要进行适当的修改才能使其正常工作。

library IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
use IEEE.NUMERIC_STD.ALL;

entity Stopwatch is
    Port ( clk : in STD_LOGIC;
           reset : in STD_LOGIC;
           start : in STD_LOGIC;
           stop : in STD_LOGIC;
           digit_clk : out STD_LOGIC;
           digit_data : out STD_LOGIC_VECTOR (6 downto 0));
end Stopwatch;

architecture Behavioral of Stopwatch is

    constant COUNTER_MAX : integer := 999; -- 最大计数值
    constant CLK_DIV : integer := 10; -- 时钟分频比，将1kHz的时钟分频为100Hz

    signal counter : integer range 0 to COUNTER_MAX := 0; -- 计数器
    signal digit_sel : integer range 0 to 2 := 0; -- 数码管扫描选择
    signal start_pressed : boolean := false; -- 开始按钮是否被按下
    signal stop_pressed : boolean := false; -- 停止按钮是否被按下

begin

    -- 计时器模块
    process(clk, reset)
    begin
        if reset = '1' then
            counter <= 0;
        elsif rising_edge(clk) then
            if start_pressed = true and stop_pressed = false then -- 开始计时
                counter <= counter + 1;
                if counter = COUNTER_MAX then
                    counter <= 0;
                end if;
            end if;
        end if;
    end process;

    -- 按键检测模块
    process(clk, reset, start, stop)
    begin
        if reset = '1' then
            start_pressed <= false;
            stop_pressed <= false;
        elsif rising_edge(clk) then
            if start = '1' then
                start_pressed <= true;
            end if;
            if stop = '1' then
                stop_pressed <= true;
            end if;
        end if;
    end process;

    -- 数码管扫描模块
    process(clk)
    begin
        if rising_edge(clk) then
            digit_sel <= digit_sel + 1;
            if digit_sel = 3 then
                digit_sel <= 0;
            end if;
            case digit_sel is
                when 0 => digit_data <= std_logic_vector(to_unsigned(counter mod 10, 7)); -- 个位数
                when 1 => digit_data <= std_logic_vector(to_unsigned((counter / 10) mod 10, 7)); -- 十位数
                when 2 => digit_data <= std_logic_vector(to_unsigned((counter / 100) mod 10, 7)); -- 百位数
                when others => null;
            end case;
        end if;
    end process;

    -- 时钟分频模块
    process(clk)
    begin
        if rising_edge(clk) then
            if digit_sel = 0 then
                digit_clk <= '1';
            else
                digit_clk <= '0';
            end if;
        end if;
    end process;

end Behavioral;

请注意，此代码仅实现了一个简单的数字秒表功能，并且可能需要进行修改以适应您的具体硬件平台和需求。另外，您需要使用适当的仿真工具进行仿真，并在硬件上进行测试，以确保其正常工作。