FPGA实现数码管计时器设计

该文档是关于使用EDA技术在FPGA（Field Programmable Gate Array）上设计计时器的教程，具体是针对DE0实验板。设计涵盖了两种计时器：一种显示0到59分钟和秒，另一种扩展到23小时59分钟59秒。设计语言为Verilog，涉及到分频器的实现。 正文： 1. 实验目标 实验的核心任务是设计一个FPGA逻辑电路，利用DE0实验板上的七段数码管HEX3到HEX0显示0到59分钟和秒的计时器，并通过BUTTON2按键实现清零功能。扩展部分则要求增加小时显示，使用SEG0到SEG3，支持0到23小时和59分钟59秒的计数，同样可以通过button1进行清零。 2. 设计流程 设计流程包括逻辑构思和Verilog代码编写两大部分。首先，需要明确计时器的工作原理和结构，然后用Verilog语言将这些逻辑转换成硬件描述。 2.1 逻辑思路 设计中，计时器的核心是计数器，它需要能够递增并限制在特定范围内。计数器的递增由分频器提供稳定的时钟信号控制，而计数范围的限制则通过比较器和复位信号实现。当达到最大值时，计数器会复位到最小值。按钮输入用于实现手动清零功能。 2.2 Verilog代码 2.2.1 分频器实现 分频器是计时器的基础，它接收系统时钟i_sys_clk，通过分频得到更慢的时钟频率。在这个例子中，参数sys_clk_fre_value表示系统时钟频率，div_clk_fre_value是期望的分频后时钟频率。计数器r_div_count在每个时钟周期内递增，当达到div_count_value时，输出的分频时钟o_div_clk翻转，从而产生所需的时钟信号。 在Verilog代码中，使用always块来描述时序逻辑。当系统复位i_sys_rst为高电平时，计数器被清零，分频时钟也被置为低电平。在时钟上升沿或复位信号之后，如果计数器达到预设的分频模值，计数器复位并翻转分频时钟。 总结： 该实验旨在让学生掌握FPGA设计的基本技能，理解Verilog编程语言，以及数字系统中计时器和分频器的原理。通过实现这个计时器，学生可以学习到如何使用硬件描述语言描述数字逻辑，如何处理时序问题，以及如何在实际硬件平台上验证设计。此外，扩展部分进一步提升了对时间单位转换和更复杂计数器设计的理解。