FPGA VerilogHDL 数字钟设计与实现

"该文档是关于基于FPGA的VerilogHDL数字钟设计，涵盖了时钟功能、闹钟设定、时间校正以及秒表计时等功能，并通过Basys2实验板进行验证。设计中，50MHz系统时钟被分频成1Hz的控制信号，以实现每秒计时，并通过模式控制信号切换不同状态。" 在这个基于FPGA的VerilogHDL数字钟设计中，主要涉及到以下几个关键知识点： 1. **FPGA基础**：FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，允许用户根据需要配置其内部逻辑资源。在这里，它被用来实现数字钟的各种功能。 2. **VerilogHDL**：VerilogHDL是一种硬件描述语言，用于描述数字系统的结构和行为。在这个设计中，VerilogHDL被用来编写时钟模块、译码模块和其他控制逻辑。 3. **计时范围**：设计支持从00:00:00到23:59:59的计时范围，涵盖了24小时制的所有可能时间。 4. **时间校正**：设计包含校正时间的功能，允许用户在认为时钟不准确时单独调整分钟和小时位。 5. **闹钟定时**：闹钟功能可以设置定时提醒，且具有定时报时，以1分钟的频率（1kHz）触发。通过LED或外部电路实现报时。 6. **广播电台正点报时模拟**：在每一刻的最后几秒钟（51,53,55,57秒，500Hz；59秒，1kHz）模拟广播电台的正点报时，用LED或外部设备表示。 7. **时钟模块**：50MHz的系统时钟被分频以产生1Hz的使能控制信号，用于每秒计时。同时，生成100ms的信号用于秒表的最小计时单位。 8. **模式控制**：通过模式控制信号（mode）选择当前状态，包括常规时钟显示、闹钟定时、时钟校时和秒表计时四种模式。 9. **计数器**：设计中使用了多个计数器，如count、smin0/smin1、shour0/shour1等，来实现不同时间单位的计数。 10. **译码模块**：用于将计数值转换为可显示的形式，这里可能涉及到4位数码管的驱动，以显示时、分、秒。 11. **秒表功能**：秒表功能允许清零、暂停和记录时间，同样使用4位数码管进行计数显示。 12. **控制信号**：例如`turn`用于控制是调整分钟还是小时，`pause`用于启动或暂停秒表计时。 这个设计通过输入管脚约束文件进行编译和逻辑综合，生成`.bit`文件，然后下载到Basys2实验板上进行功能验证。在实验板上，可以通过观察LED显示和控制逻辑的运行来确认设计的正确性。整个设计展示了如何使用VerilogHDL在FPGA上实现复杂的时序逻辑功能。