VHDL 编程实现数字秒表程序
"该资源是一个数字秒表程序的代码实现,作者为ZongZhanhua,日期为2004年9月16日。这个程序基于 VHDL 语言,用于设计一个计时器,包括小时、分钟、秒钟以及毫秒的计数,并通过Display输出显示结果。" 在给定的代码片段中,我们看到了一个VHDL(Very High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language)设计的秒表程序。VHDL是一种硬件描述语言,常用于FPGA(Field-Programmable Gate Array)或ASIC(Application-Specific Integrated Circuit)的设计。下面我们将详细探讨这个程序中的关键知识点: 1. **VHDL实体和架构**: - `entity exp16` 是VHDL中的实体定义,它描述了设计的外部接口,包括输入、输出信号。在这个例子中,`Clk`是时钟信号,`S1`可能是启动或停止信号,`S2`和`S3`可能用于其他功能,`Display`用于输出显示,`SEG_SEL`可能是用于控制数码管的段选信号。 2. **数据类型和库**: - 使用`library ieee`引入了IEEE标准库,包含了`std_logic_1164`、`std_logic_arith`和`std_logic_unsigned`库。`std_logic_1164`定义了逻辑信号的标准类型,`std_logic_arith`和`std_logic_unsigned`则提供了逻辑信号的算术运算。 3. **信号声明**: - 在架构的内部,声明了一系列信号,如`Disp_Temp`用于临时存储显示值,`Disp_Decode`用于数码管译码,`mSEC1`和`mSEC10`表示毫秒的个位和十位,以此类推,`Clk_Count1`用于生成100Hz的时钟,`Start_Flag`可能是开始/停止标志,`Music_Count`可能是与音乐播放相关的计数。 4. **过程(process)**: - `process(Clk)`是一个敏感列表为时钟`Clk`的同步过程,当时钟边缘变化时执行。在这个过程中,进行计时器的更新和状态机的控制。 5. **时钟分频**: - `Clk_Count1`和`Clk100Hz`的定义,表明程序中有一个时钟分频器,将输入时钟`Clk`分频为100Hz的时钟信号,这对于精确计时至关重要。 6. **计数器**: - 程序中包含了多个计数器,例如`mSEC1`, `mSEC10`, `SEC1`, `SEC10`, `MIN1`, `MIN10`, `HOUR1`, `HOUR10`,这些计数器分别用于毫秒、秒、分钟和小时的计数。 7. **数码管显示**: - `Display`和`SEG_SEL`信号表明程序还包括了数码管的驱动部分,用于将内部的计数值转换为可显示的格式,`Disp_Temp`和`Disp_Decode`可能涉及数码管的七段译码。 8. **启动/停止标志**: - `Start_Flag`是一个重要的控制信号,可能用于启动和停止秒表的计时。 9. **音乐计数**: - `Music_Count`可能关联于某种特定的音乐播放功能,例如计数音乐播放的时间或者控制音乐播放的节奏。 这个VHDL程序展示了如何用硬件描述语言实现一个计时器,包括时间的计算、分频、显示以及可能的附加功能。理解这个程序需要基本的VHDL知识,时钟处理,以及计数器和数码管显示的工作原理。
-- Title:多功能数字秒表 --
-- Author:Zong Zhanhua --
-- Data: 2004-9-16 --
-------------------------------------
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_arith.all;
use ieee.std_logic_unsigned.all;
--------------------------------------------------------------------
entity exp16 is
port( Clk : in std_logic; --时钟输入
S1 : in std_logic; --复位输入
S2,S3 : in std_logic; --秒表控制输入
Display : out std_logic_vector(7 downto 0); --七段码管显示输出
SEG_SEL : buffer std_logic_vector(2 downto 0) --七段码管扫描驱动
);
end exp16;
--------------------------------------------------------------------
architecture behave of exp16 is
signal Disp_Temp : integer range 0 to 15;
signal Disp_Decode : std_logic_vector(7 downto 0);
signal mSEC1,mSEC10 : integer range 0 to 9;
signal SEC1,SEC10 : integer range 0 to 9;
signal MIN1,MIN10 : integer range 0 to 9;
signal HOUR1,HOUR10 : integer range 0 to 9;
signal Clk_Count1 : std_logic_vector(3 downto 0); --产生100Hz时钟的分频计数器
signal Clk100Hz : std_logic;
signal Start_Flag : std_logic;
begin
process(Clk)
begin
if(Clk'event and Clk='1') then
if(Clk_Count1<10) then
Clk_Count1<=Clk_Count1+1;
else
Clk_Count1<="0001";
end if;
end if;
end process;
Clk100Hz<=Clk_Count1(3);
process(Clk100Hz)
begin
if(S1='0') then --系统复位
mSEC1<=0;
mSEC10<=0;
SEC1<=0;
SEC10<=0;
MIN1<=0;
MIN10<=0;
HOUR1<=0;
HOUR10<=0;
Start_Flag<='0';
elsif(S2='0' and Start_Flag='0') then
Start_Flag<='1';
elsif(S3='0' and Start_Flag='1') then
Start_Flag<='0';
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