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FPGA-简易数字钟的制作与调试

实验报告

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设计方法与设计方案

1. 设计要求

设计基本要求：

（1） 利用板上的微动开关作时钟的调整。

（2） 用板上的 LED 的闪烁作整点报时。

设计扩展要求：

（1） 增加 12/24 小时显示切换模式。

（2） 加入闹铃功能。

（3） 增加清零功能。

2. 设计思路与设计方案

a) 秒个位计数达到 10 之后立刻清零，同时秒十位加 1；

b) 秒十位计数达到 6 之后立刻清零，同时分个位加 1；

c) 分个位计数达到 10 之后立刻清零，同时分十位加 1；

d) 分十位计数达到 6 之后立刻清零，同时时个位加 1；

e) 时个位计数达到 10 之后立刻清零，同时时十位加 1；

f) 增加判定：时个位达到 4 之后，若时十位为 2，则立刻将时个位和时十位同时清零，

若时十位不为 2，则不发生变化

（2） 时钟调整功能

按动微动开关，数字钟进入时钟调整状态。通过拨动开关，依次输入秒，分，时。

在一般状态下，按动一次拨动开关，进入秒调整状态；再次按动拨动开关，进入分调整

（3） 闪烁报时功能（包括闹钟报时）

当时钟计时至整点或闹钟指定时间时，左侧 8 个 Led 灯闪烁一分钟，右侧数码管不变；

一分钟后，左侧恢复秒的显示功能。

（4） 闹铃设置功能

按动微动开关，进入闹钟设置模式，仍然通过左侧八位拨动开关进行设置时间的输入，

具体方式与设置时钟相同。微动开关按动一次进入闹钟分的设置，按动第二次进入时的

设置，按动第三次直接回到一般状态。

设置闹钟的过程当中，不能影响原有时钟的运行，因此仅改变数码管显示，而不改变时

钟计时变量。

按动引脚为 C11 的微动开关进入时钟调整功能

按动微动开关，将所有数值全部设置为 0，包括数字钟时、分、秒数值以及预设闹钟的

时和分。并且在松开微动开关之后，自动恢复闹钟运行，此时数字时钟值为 0，闹钟值

也为 0。

按动引脚为 G12 的微动开关进入时钟调整功能

（6） 12/24 小时显示切换模式

按动微动开关，将显示模式进行切换。若按动前为 24 小时显示模式，则按动后改为 12

input clear, //清零按键，默认进入 24 小时制，设置管脚 G12

input alarm, //设置闹钟按键，进入设置闹钟模式，设置管脚 C11

input twelve, // 12-24 小时切换按键，设置管脚 M4

input clk, //实验板内置时钟信号，管脚 B8

output [3:0] an, //数码管交替显示控制

output [6:0] a_to_g, //数码管数字显示控制

output dp //小数点显示

);

reg [3:0] alarm_min_ten = 0; // 闹钟变量分十位

reg [3:0] alarm_hour_one = 2; // 闹钟变量时个位

reg [3:0] alarm_hour_ten = 1; // 闹钟变量时十位

wire [3:0] warning; // 判断是否到达闹钟设定时间

reg [3:0] number; // 数码管数字表示

reg [1:0] timesetting = 0; // 设定时间参数，先设定秒，再设定分钟，再

设定小时

reg twelveMode = 0; // 12-24 切换参数，为 1 时 12 小时制，为 0

时 24 小时制

reg [1:0] alarmsetting = 0; // 设定闹钟参数，先设定分钟，再设定小时

assign led[7:4] = secmid[7:4]; // 左右各四个 led 显示

assign led[3:0] = secmid[3:0];

assign warning = (alarm_min_one^clocktime[11:8]) | (alarm_hour_one^clocktime[19:16])

| (alarm_min_ten^clocktime[15:12]) | (alarm_hour_ten^clocktime[23:20]);

// 闹钟到达判断，当时钟与设定闹钟时间相等时，warning 值为 0，达到闹钟时间

if(!timesetting) //判断是否设置时间

begin

notube=0; // 初始化数码管与 LED

noled=0;

if(counter>50000000)

counter = 0; //将 counter 清零，产生 1Hz 的频率

dot = dot + 1; // 每过一秒钟，小数点明灭状态改变

clocktime[3:0] = clocktime[3:0] + 1;

if(clocktime[3:0]==10)

clocktime[11:8] = clocktime[11:8] + 1;//分个位加 1

if(clocktime[11:8]==10)

begin