Verilog与FPGA/CPLD实现的多功能秒表设计

"该资源是一份关于基于Verilog硬件描述语言和FPGA/CPLD技术设计多功能秒表的实验教程，旨在让学生掌握Verilog编程和FPGA/CPLD硬件实现的基本原理与方法。实验目标包括理解和利用硬件并行性，以及解决软件并发问题。实验设备为DE1-SOC实验板，设计的秒表需具备‘分：秒：毫秒’显示，支持‘计时复位’、‘计数/暂停’、‘显示暂停/显示继续’等功能，并能应对马拉松等长距离运动的计时需求。学生需编写Verilog代码，实现功能状态切换及按键消抖，并在实验报告中详述设计过程。" 在这个实验中，学生首先需要了解Verilog语言的基础，这是一种用于描述数字系统的硬件描述语言，它可以被用来定义数字逻辑的结构和行为。FPGA（现场可编程门阵列）和CPLD（复杂可编程逻辑器件）是常用的数字逻辑实现平台，它们允许用户根据设计需求自定义内部逻辑。 实验开始时，学生需要设置DE1-SOC实验板，这是一个集成了多种硬件模块的开发平台，包括用于显示的数码管和用于输入的按键。实验任务是设计一个秒表，它不仅需要显示时间，还要有特定的功能控制。例如，"计时复位"功能可以通过设置所有寄存器的值为0来实现，但保持显示工作状态寄存器为1，以保持00:00:00的初始显示，而不立即开始计时。"计数/暂停"功能则涉及到时钟信号的处理，例如，如果时钟频率为50MHz，而最小显示单位是10ms，则需要对时钟进行分频，以在计数和暂停之间切换。 在实现这些功能时，学生还需要考虑硬件设计中的一个重要问题——按键抖动。当物理按键被按下或释放时，由于机械效应会产生短暂的脉冲噪声，这需要通过硬件或软件的消抖机制来消除，确保系统稳定可靠地响应用户的操作指令。 此外，为了满足马拉松运动员的计时需求，设计可能需要额外的LED指示功能，例如，当秒表暂停时，特定的LED灯亮起，以提示用户当前的状态。这部分的设计需要结合实际应用场景，考虑用户界面的友好性和实用性。 最后，学生需编写完整的Verilog代码，模拟和验证设计的正确性，并在实验报告中详细记录设计思路、实现步骤以及遇到的问题和解决方案，这有助于深化对Verilog和FPGA/CPLD设计的理解，也为后续的计算机组成原理等课程实验打下基础。