简易计时闹钟Verilog实现-亢红梅第四次大作业

"报告介绍了使用Verilog语言实现一个简易计时闹钟的设计，该计时闹钟具有四位数码管显示分钟和秒，以及三个控制按键，包括分键、秒键和启动/暂停键。功能包括设置态和计时态，允许用户设定时间并进行正计时或倒计时。在设置态下，分秒键可调整时间，启动/暂停键开始计时。正计时可暂停，倒计时到零时发出蜂鸣警示。设计思路涉及将闹钟分为设置态和计时态两个模块，通过输入信号控制输出的分钟和秒显示及蜂鸣器状态。" 在Verilog设计中，这个计时闹钟的核心逻辑可以分为以下几个部分： 1. 设置态模块：当分钟键和秒键同时被按下时，系统进入设置态，此时分钟和秒被清零。在此状态下，每次按下分键，分钟值加1，超过99则回零；同理，按下秒键，秒加1，超过59则回零。系统保持在设置态，直到启动/暂停键被按下，此时当前设置的时间值被保存。 2. 计时态模块：一旦启动/暂停键被按下，系统进入计时态。在这个状态下，根据初始设置值（0000表示正计时，非零值表示倒计时）开始计时。在正计时模式，启动/暂停键可暂停和恢复计时。在倒计时模式，当计时到达零时，蜂鸣器会发出警示，直到再次按下启动/暂停键，系统返回设置态，并显示之前设置的时间，同时蜂鸣器停止发声。 3. 输入和输出信号处理：系统接收四个输入信号：分钟控制键mc、秒控制键sc、启动/暂停键sap和时钟脉冲控制自动计时clk。根据这些信号，产生五个输出：分钟十位mten、分钟个位munit、秒钟十位sten、秒钟个位sunit以及蜂鸣器工作状态buzzer。在Verilog代码中，这些信号的处理将涉及到组合逻辑和时序逻辑。 4. 状态机实现：为了实现设置态和计时态的切换，可以采用状态机（FSM，Finite State Machine）设计方法。状态机包括两个状态：设置态（SET）和计时态（TIMER）。状态机根据输入信号的变化更新其状态，并根据当前状态产生相应的输出。 5. 计数器设计：分钟和秒的计数可以通过计数器实现。在正计时中，计数器递增；在倒计时中，计数器递减。计数器需要能够处理溢出情况，例如分钟超过99或秒超过59时进行重置。 6. 条件判断和逻辑操作：Verilog代码中会包含多个if-else语句来处理不同的操作，如判断是否在设置态、判断计时方向（正计时或倒计时）、判断是否需要清零或加1等。 7. 时钟同步：计时器的更新通常与时钟信号同步，确保计时的精确性。在Verilog中，这通常通过posedge或negedge时钟边沿检测来实现。 8. 综合和仿真：完成Verilog代码编写后，需要进行逻辑综合，将其转化为硬件描述语言，然后通过硬件仿真验证其功能是否符合预期。 这个计时闹钟设计涉及到基础的数字逻辑、状态机设计、计数器构造以及输入输出信号的处理，是Verilog学习中的一个典型应用实例。通过这个项目，开发者可以深入理解数字系统的设计原理，并实践Verilog编程技巧。