Verilog实现FPGA秒表设计与仿真

"秒表设计-FPGA" 在本次FPGA设计任务中，学生需要使用Verilog硬件描述语言（HDL）来实现一个数字秒表，该秒表具备计时、暂停和清零功能，并通过数码管进行动态扫描显示。这个项目旨在提升学生的数字系统设计技能，特别是对Verilog语言的掌握，以及自顶向下的设计思想。 1. 设计内容： 秒表设计的核心是构建一个能够计时、暂停和清零的计时系统。这涉及到计数器、分频器、数据选择器、译码器和位选信号发生器等基本元件的集成。 - **计数器**：秒表需要两个60进制计数器分别记录秒和分钟，因为秒和分钟都是60进制。此外，可能还需要一个100进制计数器来处理百分秒。 - **分频器**：用于将高频时钟（例如1KHZ）分频，生成适合计时的低频时钟（如100HZ），作为系统的基本时间单位。 - **数据选择器**：选择当前需要显示的数据，将其传递给译码器。 - **译码器**：将BCD（二进制编码十进制）码转换成七段译码，驱动数码管显示。 - **位选信号发生器**：为了实现数码管的动态扫描显示，位选信号发生器会产生循环码，确保每个数码管在特定时间点亮，以减少闪烁并节省硬件资源。 2. 自顶向下设计方法： 这是一种将复杂系统分解为更小、更易于管理的模块的设计策略。在这个秒表项目中，首先定义秒表的整体功能和接口，然后将其分解为各个子模块，如计时控制器、计数模块、显示控制模块等。每个子模块都有明确的功能描述，可以独立设计和测试，最后再将它们集成在一起。 - 高层设计：定义秒表的总功能，包括计时、暂停、清零操作及其输入输出信号。 - 中层设计：将秒表功能分解为计数器、分频器、数据选择器和译码器等模块。 - 低层设计：进一步细化每个模块，直至实现具体的逻辑门和寄存器级设计。 3. 实习步骤： - 分析秒表的功能需求，确定所需模块。 - 使用Verilog编写各模块的代码，包括计数器、分频器等。 - 进行模块级仿真，验证每个模块的正确性。 - 组合模块，形成完整的秒表系统，并进行系统级仿真。 - 在Quartus II中完成原理图设计和文本设计。 - 下载设计到FPGA教学实验系统中，通过实际运行和观察数码管显示验证功能。 - 调整和优化设计，直至满足所有功能要求。 通过这个专周实习，学生不仅能熟练掌握Verilog语言，还能了解数字系统设计的流程，以及如何在实际硬件上验证和调试设计。这种实践经历对于理解和应用数字系统设计原则至关重要。