Question

用verilog语言编写的4位秒表实现

Answer 1

3 六、PCB图 七、系统软件设计 在设计电路时，要遵循从上到下的设计原则。首先从系统设计入手，在顶层进行功能划分和结构设计，顶层模块的每个层次模块均可完成一个较为独立的功能，次模块在调试成功后可生成一个默认符号，以供上一层模块调用。本系统由4个模块组成，分别是分频电路模块、模10计数模块和动态译码显示模块。本设计最小计时单位为0.1s，设计时需获得一个比较精确的10Hz（周期为0.1s）的计时脉冲。由于最终的设计结果要下载到可编程逻辑器件中测试，因此可利用Altera DE2开发板的12M晶振时钟。将12M时钟信号CLK送到分频器CLKGEN进行60万分频后，得到10Hz的频率由NEWCLK输出。采用Verilog语言编程，编译无误通过后创建默认文件符号CLKGEN以供上层电路调用。程序实现如下： module clock(clk,key,dig,seg); //模块名clock input clk; //输入时钟 input[1:0] key; //输入按键 output[7:0] dig; //数码管选择输出引脚 output[7:0] seg; //数码管段输出引脚 reg[7:0] seg_r; //定义数码管输出寄存器 reg[7:0] dig_r; //定义数码管选择输出寄存器 reg[3:0] disp_dat; //定义显示数据寄存器 reg[24:0]count; //定义计数寄存器 reg[15:0]hour; //定义现在时刻寄存器 图二、数字秒表PCB图 4 reg sec,keyen; //定义标志位 reg[1:0]dout1,dout2,dout3; //寄存器 wire[1:0]key_done; //按键消抖输出 assign dig = dig_r; //输出数码管选择 assign seg = seg_r; //输出数码管译码结果 //秒信号产生部分 always @(posedge clk) //定义clock上升沿触发 begin count = count + 1'b1; if(count == 25'd6000000) //0.5S到了吗？ begin count = 25'd0; //计数器清零 sec = ~sec; //置位秒标志 end end //按键消抖处理部分 assign key_done = (dout1 | dout2 | dout3); //按键消抖输出 always @(posedge count[17]) begin dout1 <= key; dout2 <= dout1; dout3 <= dout2; end always @(negedge key_done[0]) begin keyen = ~keyen; //将琴键开关转换为乒乓开关 end //数码管动态扫描显示部分 always @(posedge clk) //count[17:15]大约1ms改变一次 begin case(count[17:15]) //选择扫描显示数据 3'd0:disp_dat = hour[3:0]; //秒个位 3'd1:disp_dat = hour[7:4]; //秒十位 3'd2:disp_dat = hour[11:8]; //分个位 3'd3:disp_dat = hour[15:12]; //分十位 endcase case(count[17:15]) //选择数码管显示位 5 3'd0:dig_r = 8'b11111110; //选择第一个数码管显示 3'd1:dig_r = 8'b11111101; //选择第二个数码管显示 3'd2:dig_r = 8'b11111011; //选择第三个数码管显示 3'd3:dig_r = 8'b11110111; //选择第四个数码管显示 endcase end always @(posedge clk) begin case(disp_dat) 4'h0:seg_r = 8'hc0; //显示0 4'h1:seg_r = 8'hf9; //显示1 4'h2:seg_r = 8'ha4; //显示2 4'h3:seg_r = 8'hb0; //显示3 4'h4:seg_r = 8'h99; //显示4 4'h5:seg_r = 8'h92; //显示5 4'h6:seg_r = 8'h82; //显示6 4'h7:seg_r = 8'hf8; //显示7 4'h8:seg_r = 8'h80; //显示8 4'h9:seg_r = 8'h90; //显示9 //4'ha:seg_r = 8'hbf; //显示- default:seg_r = 8'hff; //不显示 endcase //if((count[17:15]== 3'd2)&sec) //seg_r = 8'hff; end //计时处理部分 always @(negedge sec or negedge key_done[1])//计时处理 begin if(!key_done[1]) //是清零键吗？ begin hour = 16'h0; //是，则清零 end else if(!keyen) begin hour[3:0] = hour[3:0] + 1'b1; //秒加1 if(hour[3:0] == 4'ha) begin hour[3:0] = 4'h0; hour[7:4] = hour[7:4] + 1'b1; //秒的十位加一 if(hour[7:4] == 4'h6) begin 6 hour[7:4] = 4'h0; hour[11:8] = hour[11:8] + 1'b1;//分个位加一 if(hour[11:8] == 4'ha) begin hour[11:8] = 4'h0; hour[15:12] = hour[15:12] + 1'b1;//分十位加一 if(hour[15:12] == 4'h6) hour[15:12] = 4'h0; end end end end end endmodule 在QuartusII环境下，打开一个新的原理图编辑窗口，然后调入秒表电路设计所需要的50万分频器CLKGEN、十进制计数器/分频器CNT10（4片），译码器DISP，以及电路需要的输入/输出元件。完成电路元件之间和输出/输入之间的连接，并通过QuartusII的编译 八、焊接调试 电路板组装心得： 收集资料，设计出电路原理图，选择元件型号，清点元器件的个数。测试元件，包括测电阻的阻值，根据电路图和电路板本身的实际连通情况开始整体布局连接电路。 电路板焊接心得： 在设计过程中，应该了解其难易，考虑一下焊接的难度。如果比较难就要追求速度（但是也要尽量焊好），如果简单一点，那么在焊接的同时要考虑到焊接工艺。一般情况下，工艺方面的要求就是焊点的光滑、亮度、毛刺这几个方面。一般不会要求电阻的方向之类的。焊接的方式：焊接前看一下元器件，了解一下它们的尺寸规格。然后从低到高开始焊接。 电路板调试心得： 首先，在上电源前先用万用表测试下电源和地之间是否有短路，这样可防止可能烧坏IC等元件。其次，测试电路板的各项功能，须从极端的角度去测试可能会出现的问题。再次，根据产品的性能要求，逐次测试其各个功能是否符合产品要求。最后，调试过程中会遇到各种问题，下面一一分析：第一，电源连接不上，就要查查电源连接电路。第二，电源连接上了，却不能工作，查其他电源是不是供电正常，然后查晶振是否工作。第三，还是工作不正常，目测下主要元件是否有焊反、焊错、短路等现象出现。包括元件用错了，型号不对，元件方向反了，元件的脚有损坏、虚焊、短路等，连接线有损坏或接触不良，电容的正负极焊反等。第四，加密IC焊错了，或没有加载相应的程序。 九、性能指标测试 首先，按照性能指标，测试每项功能是否达到，记录实际测试结果，分析误差、误差原因，以及解决办法。严格按照测试步骤：首先认真调查测试需求和仔细分析测试任务，然后 一、设计要求 用 verilong 语言编写程序，结合实际电路，设计一个 4 位 LED 数码显示 “ 秒表 ” ，显示 时间为 99.9~00.0 秒， 每秒自动减一， 精度为 0.1 。 另设计一个 “ 开始 ” 按键和一个 “ 复位 ” 按键。 再增加一个 “ 暂停 ” 按键。 按键说明：按 “ 开始 ” 按键，开始计数，数码管显示从 99.9 开始每秒自动减一；按 “ 复位 ” 按键， 系统复位， 数码管显示 99.9 ； 按 “ 暂停 ” 按键， 系统暂停计数， 数码管显示当时的计数。 二、设计目的 1 、 通过本次课程设计加深对 verilong 语言课程的全面认识、 复习和掌握， 对 EPM7064 芯片的应用达到进一步的了解。 2 、 掌握定时器、外部中断的设置和编程原理。 3 、 通过此次课程设计能够将软硬件结合起来，对程序进行编辑， 调试。使其能够通过 电脑下载到芯片，正常工作。 4 、实际操作 Quartus II 软件，复习巩固以前所学知识。 三、总体设计 本秒表系统具有复位、 暂停、 秒表计时等功能。 clk 为系统工作时钟， 采用 Altera DE2 上的 50M 时钟信号，经过分频器产生秒表计时周期为 0.01s 的时钟，再经过计数器，分别 对秒表的百分位、 十分位、秒、秒十位、 分、 分十位进行计数。 onoff 为启动 / 暂停控制信号， 当它为 0 时，启动计时，当它为 1 时，计时暂停。 clr 为复位信号，当该信号有效时，计数 器和译码清零，此时数码管显示输出为 00 ： 00 ： 00 。在总体电路图中，根据设计要求，需 要两个输入控制信号 onoff 和 clr 。由于开发板上除了拨动开关就是瞬时的按键开关 , 且按键 开关平时都呈高电平 , 按一下为低电平。 故在实际测试时采用了拨动开关 SW0 来控制秒表的 启动 / 暂停，通过 KEY0 来控制秒表的清零。 四、设计思路描述 该实验要求进行计时并在数码管上显示时间， 通过相关软件 Quartus II 编译， 利用 JTAG 下载电路到核心芯片，驱动硬件工作 。 Altera_EPM7064(84PIN) 有四个引脚 GCLK1(83 脚 ),GCLRn(1 脚 ),OE1(84 脚 ),OE2(2 脚 ) 。 GCLK1 是全局时钟， GCLRn(1 脚是全局清零， OE1(84 脚 ),OE2(2 脚 ) 是全局使能实现 “ 开始 ” 按键的功能； 实现 “ 清零 （复位） ” 按键的功能；做为时 钟信号 CLK 输入的入口地址。 可将开关设计与此， 其优势在在于到达延迟时间相等。 其中 “ 开 始 ” 按键当开关由 1 拨向 0 （由上向下拨）时开始计时； “ 清零（复位） ” 按键当开关由 1 拨 向 0 （由上向下拨）时数码管清零（复位） ，此时若再拨 “ 开始 ” 按键则又可重新开始计时。 1) 电源部分需要并联四个电容，以达到滤波作用，获得实验所需的电压； 2) 利用三极管分别连接 LED 数码管和 EPM7064, 起到放大（电流）作用； 3) 本实验时钟信号的产生有晶振直接提供，同时由编写的子程序决定输出频率； 4) 芯片所需程序由计算机编译，采用 Quartus II 软件，编译调试无误后，进行下载； 5 ） IDI 、 TMS 、 TCK 、 TDO 是 JTAG 的标准线。用来实现连接芯片，实现下载功能。 五、原理图 http://download.csdn.net/detail/elia2008/686695