电子线路设计与测试 实验报告
一、实验名称
多功能数字钟设计
二、 实验目的
1.掌握可编程逻辑器件的应用开发技术
——设计输入、编译、仿真和器件编程；
2.熟悉一种EDA软件使用； 3.掌握Verilog设计方法；
4.掌握分模块分层次的设计方法； 5.用Verilog完成一个多功能数字钟设计。
三、 设计内容及要求
1．基本功能
? 具有“秒”、“分”、“时”计时功能，小时按24小时制计时。 ? 具有校时功能，能对“分”和“小时”进行调整。 2.扩展功能
? 仿广播电台正点报时。在59分51秒、53秒、55秒、57秒发出低音512Hz信号，在59分59秒时发出一次高音1024Hz信号，音响持续1秒钟，在1024Hz音响结束时刻为整点。 ? 定时控制，其时间为23时58分。 3.选做内容
? 任意时刻闹钟（闹钟时间可设置）。 ? 自动报整点时数。
四．系统框图与说明
数字钟框图
1.数字钟电路系统由主体电路和扩展电路两大部分所组成。
2.秒计数器计满60后向分计数器进位，分计数器计满60后向小时计数器进位，小时计数器按照“24进制”规律计数。 3.计数器的输出经译码器送显示器。
五． 设计步骤
1.列写多功能数字钟设计--层次结构图
多功能数字钟顶层模块（clock_main.v）整点报时模块（baoshi.v）校时模块分频模块（fre_divider.v）固定时刻闹钟设定任意时刻闹钟（setclock.v）小时计数器（counter24.v）分钟计数器（counter60.v）秒钟计数器（counter60.v）6进制计数器（counter6.v）10进制计数器（counter10.v）6进制计数器（counter6.v）10进制计数器（counter10.v）
2.拟定数字钟的组成框图，在Max+Plus II软件中，使用Verilog语言输入，采用分层次分模块的方法设计电路； 3.设计各单元电路并进行仿真；
4.对数字钟的整体逻辑电路图，选择器件，分配引脚，进行逻辑综合； 5.下载到Cyclone II FPGA实验平台上，实际测试数字钟的逻辑功能。
六．Verilog代码
//24进制时钟, 具有计时、校时、仿广播电台正点报时、固定时刻定时，任意时刻闹钟等功能 module
clock_main(LED_Hour,LED_Minute,LED_Second,Alarm,CP_1KHz,Jsh_Min_key,Jsh_Hour_key,Set_Hour_key,Set_Min_key,Show,Ctrl_Bell); );
counter10 U3(.Q(Minute[3:0]),.nCR(Vdd),.EN(MinL_EN),.CP(Out_1Hz)); counter6 U4(.Q(Minute[7:4]),.nCR(Vdd),.EN(MinH_EN),.CP(Out_1Hz)); counter24 U5(Hour[7:4],Hour[3:0],Vdd,Hour_EN,Out_1Hz);
input CP_1KHz;//定义输入时钟
input Jsh_Min_key,Jsh_Hour_key;//定义校时按键 input Set_Hour_key,Set_Min_key;//定义闹钟定时按键 input Show; //定义显示模式按键 input Ctrl_Bell;//定义闹钟铃声控制
output [7:0]LED_Hour,LED_Minute,LED_Second;//定义输出变量 wire [7:0]LED_Hour,LED_Minute,LED_Second;//定义输出变量类型 wire [7:0]Hour,Minute,Second; wire [7:0]Set_Hour_Out,Set_Min_Out;
wire Out_1Hz,Out_500Hz;//定义分频模块输出变量类型
reg Alarm_Ring,Alarm_Clock_1KHz;//定义仿广播电台报时和固定时刻定时铃声 output Alarm;//蜂鸣器输入 supply1Vdd;
wire Alarm_Clock;//任意时刻闹钟闹铃
wire MinL_EN,MinH_EN,Hour_EN;//定义中间变量类型
fre_dividerFD0(Out_1Hz,Out_500Hz,Vdd,Vdd,CP_1KHz);
counter10 U1(.Q(Second[3:0]),.nCR(Vdd),.EN(Vdd),.CP(Out_1Hz)); counter6
//分频 //正常计时
U2(.Q(Second[7:4]),.nCR(Vdd),.EN(Second[3:0]==4'h9),.CP(Out_1Hz));
assignMinL_EN=Jsh_Min_key?Vdd:(Second==8'h59); assign
MinH_EN=(Jsh_Min_key&&(Minute[3:0]==4'h9))||(Minute[3:0]==4'h9)&&(Second==8'h59
assign Hour_EN=Jsh_Hour_key?Vdd:((Minute==8'h59)&&(Second==8'h59));
//仿广播电台正点报时
baoshi BS1(Alarm_Ring,Minute,Second,Out_500Hz,CP_1KHz);//在59分51秒、
53秒、55秒、57秒发出低音512Hz信号，在59分59秒时发出一次高音1024Hz信号，音响持续1秒钟，在1024Hz音响结束时刻为整点 //固定时刻定时
always @(Hour or Minute or Second)//所定时刻为23时58分，蜂鸣器发出低音1KHz
if (Hour==8'h23&Minute==8'h58)
case (Second)
8'h00, 8'h01, 8'h02, 8'h03,
8'h04:Alarm_Clock_1KHz=CP_1KHz;
信号，持续5秒钟
default Alarm_Clock_1KHz=1'b0; endcase
else Alarm_Clock_1KHz=1'b0; setclock
//任意时刻闹钟
SC1(Alarm_Clock,Set_Hour_Out,Set_Min_Out,Hour,Minute,Second,Set_Hour_key,Set_Min_key,CP_1KHz,Out_500Hz,Out_1Hz,Ctrl_Bell); //响铃
//**********分频模块，获得500Hz低频1Hz时钟源********** modulefre_divider(Out_1Hz,Out_500Hz,nCR,EN,In_1KHz); input nCR,EN,In_1KHz; output Out_1Hz,Out_500Hz; supply1Vdd;
wire Out_1Hz,Out_500Hz;
wire [11:0]Qn;//定义中间变量类型 wire EN1,EN2;
counter10 DU1(.Q(Qn[3:0]),.nCR(nCR),.EN(EN),.CP(In_1KHz)); counter10 DU2(.Q(Qn[7:4]),.nCR(nCR),.EN(EN1),.CP(In_1KHz)); counter10 DU3(.Q(Qn[11:8]),.nCR(nCR),.EN(EN2),.CP(In_1KHz)); assign EN1= (Qn[3:0]==4'd9);
assign EN2= (Qn[7:4]==4'd9)&(Qn[3:0]==4'd9); assign Out_500Hz=Qn[0]; assign Out_1Hz=Qn[11];
endmodule
//****************模10计数器******************
assign Alarm=Alarm_Ring||Alarm_Clock_1KHz||Alarm_Clock;
Choice_2to1 CU1(LED_Hour,Show,Set_Hour_Out,Hour);//Show为高电平时，显示Choice_2to1 CU2(LED_Minute,Show,Set_Min_Out,Minute); Choice_2to1 CU3(LED_Second,Show,8'h00,Second);
//数码管显示选择
闹钟所定时刻；为低电平时，显示正常计时
Endmodule