vhl課程設(shè)計(jì)電子鐘鬧鈴

1、、系統(tǒng)功能概述一）、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能：1、具有“時(shí)”、“分”、“秒”的十進(jìn)制數(shù)字顯示（小時(shí)從00 23）。2、具有手動(dòng)校時(shí)、校分、校秒的功能。3、有定時(shí)和鬧鐘功能，能夠在設(shè)定的時(shí)間發(fā)出鬧鈴聲。的信號(hào)，4、能進(jìn)行整點(diǎn)報(bào)時(shí)。從 59分 50秒起，每隔 2秒發(fā)一次低音“嘟”連續(xù) 5 次，最后一次為高音“嘀”的信號(hào)。二）、各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)：1、顯示部分采用的6個(gè)LED顯示器，從高位至低位分別顯示時(shí)、分、秒。2、有一個(gè)設(shè)置調(diào)鬧鐘定時(shí)時(shí)間、正常時(shí)間的按鈕，選擇調(diào)的對(duì)象。3、有三個(gè)按鈕分別調(diào)時(shí)、分、秒的時(shí)間。4、有一個(gè)按鈕用作開(kāi)啟 / 關(guān)閉鬧鈴。5、另外需要兩個(gè)時(shí)鐘信號(hào)來(lái)給系統(tǒng)提供脈沖信號(hào)，使時(shí)鐘和鬧鐘正常工作，

2、分別為1Hz、1kHz的脈沖。二、系統(tǒng)組成以及系統(tǒng)各部分的設(shè)計(jì)1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述 / 要求：系統(tǒng)（或頂層文件）結(jié)構(gòu)描述，各個(gè)模塊（或子程序）的功能描述；一） 系統(tǒng)的頂層文件：1、 頂層文件圖：（見(jiàn)下頁(yè)）2、 各模塊的解釋?zhuān)?）、7個(gè)輸入量 clk_1khz 、clk_1hz 、key_slt 、key_alarm 、 sec_set 、 min_set 、hour_set ：其中 clk_1khz 為鬧鈴模塊提供時(shí)鐘，處理后能產(chǎn)生“嘟” 、“嘀”和變化key_sltsec_set 、的鬧鈴聲音； clk_1hz 為計(jì)時(shí)模塊提供時(shí)鐘信號(hào)，每秒計(jì)數(shù)一次； 選擇設(shè)置對(duì)象： 定時(shí)或正常時(shí)間； key_a

3、larm 能夠開(kāi)啟和關(guān)閉鬧鈴；min_set 、hour_set 用于設(shè)置時(shí)間或定時(shí)，與 key_slt 相關(guān)聯(lián)。各按鍵輸出 為脈沖信號(hào)。(2) 、CNT60_A_SE模塊:這個(gè)模塊式將 clk_1hz 這個(gè)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行 60 進(jìn)制計(jì)數(shù)，并產(chǎn)生一個(gè)分鐘的觸發(fā)信號(hào)。該模塊能將當(dāng)前計(jì)數(shù)值實(shí)時(shí)按BCD碼的格式輸出。將該輸出接到兩位LED數(shù)碼后能時(shí)時(shí)顯示秒的狀態(tài)通過(guò) alarm_clk 可以選擇設(shè)置對(duì)象為時(shí)間還是定時(shí)值。在設(shè)置時(shí)間模式上，key 上的一個(gè)輸入脈沖可以將 clk的輸入信號(hào)加一。在設(shè)置定時(shí)模式上，key 上的脈沖只修改定時(shí)值，不影響時(shí)間脈沖 clk 的狀態(tài)。同時(shí)該模塊具有兩個(gè)輸出口 out

4、_do 、 out_di 來(lái)觸發(fā)整點(diǎn)報(bào)時(shí)的 “嘟”、“嘀” 聲音。(3) 、CNT6O_A_MIN模塊:這個(gè)模塊式將CNT60_A_SE的輸出信號(hào)進(jìn)行60進(jìn)制計(jì)數(shù)，并產(chǎn)生一個(gè)時(shí)位的觸發(fā)信號(hào)。該模塊能將當(dāng)前計(jì)數(shù)值實(shí)時(shí)按BCD碼的格式輸出。將該輸出接到兩位LED數(shù)碼后能時(shí)時(shí)顯示分的狀態(tài)。通過(guò)alarm elk可以選擇設(shè)置對(duì)象為時(shí)間還是定時(shí)值。 在設(shè)置時(shí)間模式上， key 上的一個(gè)輸入脈沖可以將 clk的輸入信號(hào)加一。在設(shè)置定時(shí)模式上， key 上的脈沖只修改定時(shí)值，不影響 時(shí)間脈沖 clk 的狀態(tài)。同時(shí)該模塊具有三個(gè)輸出口 out_do 、 out_di 、 out_alarm 來(lái)觸發(fā)整點(diǎn)報(bào)時(shí)的“

5、嘟”、“嘀”、鬧鈴聲音。(4) 、CNT24_A_HOUR塊:這個(gè)模塊式將CNT60AMIN勺輸出信號(hào)做24進(jìn)制計(jì)數(shù)。該模塊能將當(dāng)前計(jì)數(shù)值實(shí)時(shí)按BCD碼的格式輸出。將該輸出接到兩位LED數(shù)碼后能時(shí)時(shí)顯示時(shí)勺狀態(tài)。通過(guò) alarm_clk 可以選擇設(shè)置對(duì)象為時(shí)間還是定時(shí)值。在設(shè)置時(shí)間模式上， key 上的一個(gè)輸入脈沖可以將 clk 的輸入信號(hào)加一。在設(shè)置定時(shí)模式上， key 上的脈沖只修改定時(shí)值，不影響時(shí)間脈沖 clk 的狀態(tài)。同時(shí)該模塊具有一個(gè)輸出口 out_alarm 來(lái)觸發(fā)整點(diǎn)報(bào)時(shí)的鬧鈴聲音。(5) 、PWM_Ol模塊:該模塊為PWM產(chǎn)生模塊，通過(guò)EN可幵啟和關(guān)閉PWMt出。模塊根據(jù)CLK

6、信號(hào)二分頻產(chǎn)生的高低音，并組合，能輸出三種聲音狀態(tài)嘟”、“嘀”、鬧鈴。而該三種聲音要被秒、分、時(shí)的輸出觸發(fā)才能輸出PWM。（二）系統(tǒng)各個(gè)模塊的VHDL程序:(1)、CNT60_A_SE模塊:程序源代碼如下:library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity cnt60_a_sec isport(clk,clr,enb: in std_logic;-clk:時(shí)鐘輸入信號(hào)，clr :清零端，enb:使能端key: in std_logic;- 輸入按鍵脈沖，調(diào)整鬧鈴定時(shí)或時(shí)間alarm_cl

7、k: in std_logic;-1:alarm0:clk- 設(shè)置模式選擇：鬧鈴調(diào)節(jié)模式、時(shí)間調(diào)節(jié)模式qout_sl: out std_logic_vector(3 downto 0); -顯示輸出秒的低位qout_sh: out std_logic_vector(3 downto 0);-顯示輸出秒的高位co: out std_logic; -進(jìn)位輸出，觸發(fā)分計(jì)數(shù)模塊out_do: out std_logic;-在整點(diǎn)報(bào)時(shí)中輸出“嘟”觸發(fā)信號(hào)out_di: out std_logic -在整點(diǎn)報(bào)時(shí)中輸出“嘀”觸發(fā)信號(hào));end;architecture a of cnt60_a_sec is

8、 signal qout2_l:std_logic_vector(3 downto 0);signal qout2_h:std_logic_vector(3 downto 0);signal alarm_l:std_logic_vector(3 downto 0);signal alarm_h:std_logic_vector(3 downto 0);signal clk1,clk2,tclk,aclk,ac_slt: std_logic;begin process(alarm_clk) - 當(dāng) 該端口輸入一個(gè)脈沖時(shí)，修改設(shè)置模式：時(shí)間調(diào)整或鬧鈴模式 切換beginif alarm_clkev

9、ent and alarm_clk=1 thenif ac_slt=0 then-如果為定時(shí)模式，將改為鬧鈴模式ac_slt=1;elseac_slt=0;end if;end if;end process;process(key,clk,ac_slt)-根據(jù)設(shè)置模式，處理 key 上的脈沖信號(hào)beginif ac_slt=0 then -時(shí)間調(diào)整模式aclk=0;if clk=1 and key=1 then -clk=1則 tclk=0 ，通過(guò)挖洞方式添加一個(gè)脈沖tclk=0;elsif clk=0 and key=1 then -clk=0,則 tclk=1, 產(chǎn)生一個(gè)高電平，添加一脈沖

10、tclk=1;elsetclk=clk;end if;elsif ac_slt=1 then -鬧鈴調(diào)整模式tclk=clk;aclk=key; -key 上的脈沖直接修改鬧鈴定時(shí)值end if;end process;process(tclk,clr,enb)-60 進(jìn)制計(jì)數(shù)，個(gè)位、十位放在兩個(gè)臨時(shí)變量中， 表示秒的狀態(tài)beginif clr=1 then-clearing works at the state of high voltageqout2_l=0000;qout2_h=0000;elsif tclkevent and tclk=1 thenif enb=1 then-enabl

11、e works at high voltageif qout2_l=1001 and qout2_h=0101 thenqout2_l=0000;-afull mode is completed and acarryout is generatedqout2_h=0000;elsif qout2_l=1001 thenqout2_l=0000;qout2_h=qout2_h+1;elseqout2_l=qout2_l+1;- in process of countingend if;end process;end if;end if;process(aclk,clr,enb)-修改鬧鈴的定時(shí)值

12、beginif clr=1 then-clearing works at the state of high voltagealarm_l=0000;alarm_h=0000;elsif aclkevent and aclk=1 thenif enb=1 then-enable works at high voltageif alarm_l=1001 and alarm_h=0101 thenalarm_l=0000;-afull mode is completed and acarryout is generatedalarm_h=0000;elsif alarm_l=0101 thenal

13、arm_l=0000;alarm_h=alarm_h+1;elsealarm_l=alarm_l+1;- in process of countingend if;產(chǎn)生進(jìn)位 , 顯end if;process(qout2_l,qout2_h,alarm_l,alarm_h,alarm_clk)-示時(shí)間或鬧鈴定時(shí)值end if;end process;beginif qout2_l=0000 and qout2_h=0000 thenco=1;elseco=0;end if;if ac_slt=0 then -顯示時(shí)間qout_sl=qout2_l;qout_sh=qout2_h;else顯示定

14、時(shí)值qout_sh=alarm_h;qout_sl=alarm_l;end if;end process;process(qout2_l,qout2_h) -根據(jù)秒的狀態(tài)輸出“嘟” 、“嘀”觸發(fā)信號(hào)beginif qout2_h=0101 thenif qout2_l=0000 thenout_do=1;elsif qout2_l=0010 thenout_do=1;elsif qout2_l=0100 thenout_do=1;elsif qout2_l=0110 thenout_do=1;elsif qout2_l=1000 thenout_do=1;elseout_do=0;end if

15、;elsif qout2_h=0000 thenif qout2_l=0000 thenout_di=1;out_do=0;elseout_di=0;end if;elseout_do=0;out_di=0;end;(2)、CNT60_A_Mir模塊:library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity cnt60_a_min isport(clk,clr,enb: in std_logic; -clk:時(shí)鐘輸入信號(hào)，clr ：清零端，enb:使能端key: in std_logic; -

16、輸入按鍵脈沖，調(diào)整鬧鈴定時(shí)或時(shí)間alarm_clk: in std_logic; -1:alarm 0:clk- 設(shè)置模式選擇:鬧鈴調(diào)節(jié)模式、時(shí)間調(diào)節(jié)模式qout_ml: out std_logic_vector(3 downto 0); -顯示輸出分的低位qout_mh: out std_logic_vector(3 downto 0); -顯示輸出分的高位co: out std_logic; -進(jìn)位輸出，觸發(fā)時(shí)計(jì)數(shù)模塊out_alarm:out std_logic;-鬧鈴觸發(fā)信號(hào)，時(shí)間到后輸出高電平觸發(fā)鬧鈴out_do,out_di: out std_logic- 在整點(diǎn)報(bào)時(shí)中輸出“嘟”

17、“嘀”觸發(fā)信);end;architecture a of cnt60_a_min is signal qout2_l:std_logic_vector(3 downto 0);signal qout2_h:std_logic_vector(3 downto 0);signal alarm_l:std_logic_vector(3 downto 0);signal alarm_h:std_logic_vector(3 downto 0);signal clk1,clk2,tclk,aclk,ac_slt: std_logic;beginprocess(alarm_clk) -當(dāng) 該端口輸入一個(gè)

18、脈沖時(shí)，修改設(shè)置模式：時(shí)間調(diào)整或鬧鈴模式 切換beginif alarm_clkevent and alarm_clk=1 thenif ac_slt=0 then-如果為定時(shí)模式，將改為鬧鈴模式ac_slt=1;elseac_slt=0;end if;end if;end process;process(key,clk,ac_slt) -根據(jù)設(shè)置模式，處理 key 上的脈沖信號(hào)beginif ac_slt=0 then -時(shí)間調(diào)整模式aclk=0;if clk=1 and key=1 then-clk=1則 tclk=0 ，通過(guò)挖洞方式添加一個(gè)脈沖tclk=0;則 tclk=1, 產(chǎn)生一個(gè)高

19、elsif clk=0 and key=1 then-clk=0,電平，添加一脈沖tclk=1;elsetclk=clk;end if;elsif ac_slt=1 then -鬧鈴調(diào)整模式tclk=clk;aclk=key; -key上的脈沖直接修改鬧鈴定時(shí)值end if;end process;process(tclk,clr,enb)-60 進(jìn)制計(jì)數(shù)，個(gè)位、十位放在兩個(gè)臨時(shí)變量中，表示分的狀態(tài)beginif clr=1 then-clearing works at the state of high voltageqout2_l=0000;qout2_h=0000;elsif tclke

20、vent and tclk=1 thenif enb=1 then-enable works at high voltageif qout2_l=1001 and qout2_h=0101 thenqout2_l=0000;-afull mode is completed and acarryout is generatedqout2_h=0000;elsif qout2_l=1001 thenqout2_l=0000;qout2_h=qout2_h+1;elseqout2_l=qout2_l+1;- in process of countingend if;end if;end if;end

21、 process;process(aclk,clr,enb) -修改鬧鈴的定時(shí)值beginif clr=1 then-clearing works at the state of high voltagealarm_l=0000;alarm_h=0000;elsif aclkevent and aclk=1 thenif enb=1 then-enable works at high voltageif alarm_l=1001 and alarm_h=0101 thenalarm_l=0000;-afull mode is completed and acarryout is generat

22、edalarm_h=0000;elsif alarm_l=0101 thenalarm_l=0000;alarm_h=alarm_h+1;elseend if;end if;end if;end process;alarm_l=alarm_l+1;- in process of countingprocess(qout2_l,qout2_h,alarm_l,alarm_h,alarm_clk) -產(chǎn)生進(jìn)位 , 顯示時(shí)間或鬧鈴定時(shí)值 of high voltagebeginif qout2_l=0000 and qout2_h=0000 thenco=1;elseco=0;end if;if a

23、c_slt=0 thenqout_ml=qout2_l;qout_mh=qout2_h;elseqout_mh=alarm_h;qout_ml=alarm_l;end if;end process;process(qout2_l,qout2_h,alarm_l,alarm_h)-判斷定時(shí)值與時(shí)間值相等，輸出鬧鈴觸發(fā)信號(hào)beginif qout2_l=alarm_l and qout2_h=alarm_h thenout_alarm=1;elseout_alarm=0;end if;end process;process(qout2_l,qout2_h) -根據(jù)分的狀態(tài)輸出“嘟” 、“嘀”觸發(fā)信

24、號(hào)beginif qout2_l=1001 and qout2_h=0101 thenout_do=1;elseout_do=0;end if;if qout2_l=0000 and qout2_h=0000 thenout_di=1;elseout_di=0;end if;end process;end;(3)、CNT24_A_HOUR塊:library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity cnt24_a_hour isport(clk,clr,enb: in std_logic; -

25、clk:時(shí)鐘輸入信號(hào)，clr :清零端，enb:使能端key: in std_logic; -輸入按鍵脈沖，調(diào)整鬧鈴定時(shí)或時(shí)間alarm_clk: in std_logic;-1:alarm 0:clk- 設(shè)置模式選擇:鬧鈴調(diào)節(jié)模式、時(shí)間調(diào)節(jié)模式qout_hl: out std_logic_vector(3 downto 0); -顯示輸出時(shí)的低位qout_hh: out std_logic_vector(3 downto 0); -顯示輸出時(shí)的高位co: out std_logic; -進(jìn)位輸出out_alarm:out std_logi-鬧鈴觸發(fā)信號(hào)輸出);end;architecture

26、 a of cnt24_a_hour issignal qout2_l:std_logic_vector(3 downto 0);signal qout2_h:std_logic_vector(3 downto 0);signal alarm_l:std_logic_vector(3 downto 0);signal alarm_h:std_logic_vector(3 downto 0);signal clk1,clk2,tclk,aclk,ac_slt: std_logic;begin process(alarm_clk) - 當(dāng) 該端口輸入一個(gè)脈沖時(shí)，修改設(shè)置模式：時(shí)間調(diào)整或鬧鈴模式 切

27、換beginif alarm_clkevent and alarm_clk=1 thenif ac_slt=0 then-如果為定時(shí)模式，將改為鬧鈴模式ac_slt=1;elseac_slt=0;end if;end if;end process;process(key,clk,ac_slt) -根據(jù)設(shè)置模式，處理 key 上的脈沖信號(hào)beginif ac_slt=0 then -時(shí)間調(diào)整模式aclk=0;if clk=1 and key=1 then-clk=1則 tclk=0 ，通過(guò)挖洞方式添加一個(gè)脈沖則 tclk=1, 產(chǎn)生一個(gè)高tclk=0;elsif clk=0 and key=1

28、then-clk=0,電平，添加一脈沖tclk=1;elsetclk=clk;end if;elsif ac_slt=1 then -鬧鈴調(diào)整模式tclk=clk;aclk=key; -key上的脈沖直接修改鬧鈴定時(shí)值end if;end process;process(tclk,clr,enb)-24 進(jìn)制計(jì)數(shù)，個(gè)位、十位放在兩個(gè)臨時(shí)變量中， 表示時(shí)的狀態(tài)beginif clr=1 then-clearing works at the state of high voltageqout2_l=0000;qout2_h=0000;elsif tclkevent and tclk=1 theni

29、f enb=1 then-enable works at high voltageif qout2_l=1001 thenqout2_l=0000;-afull mode is completed and acarryout is generatedqout2_h=qout2_h+1;elsif qout2_l=0011 and qout2_h=0010 thenqout2_l=0000;qout2_h=0000;elseqout2_l=qout2_l+1;- in process of countingend if;end if;end if;end process;process(aclk

30、,clr,enb) -修改鬧鈴的定時(shí)值beginif clr=1 then-clearing works at the state of high voltagealarm_l=0000;alarm_h=0000;elsif aclkevent and aclk=1 thenif enb=1 then-enable works at high voltageif alarm_l=1001 thenalarm_l=0000;-afull mode is completed and acarryout is generatedalarm_h=qout2_h+1;elsif alarm_l=0011

31、 and alarm_h=0010 thenalarm_l=0000;alarm_h=0000;elsealarm_l=alarm_l+1;- in process of countingend if;end if;end if;產(chǎn)生進(jìn)位 , 顯end process;process(qout2_l,qout2_h,alarm_l,alarm_h,alarm_clk) -示時(shí)間或鬧鈴定時(shí)值 of high voltage beginif qout2_l=0000 and qout2_h=0000 thenco=1;elseco=0;end if;if ac_slt=0 thenqout_hl=

32、qout2_l;qout_hh=qout2_h;elseqout_hh=alarm_h;qout_hl=alarm_l;end if;end process;定時(shí)值與時(shí)間值相等，則process(qout2_l,qout2_h,alarm_l,alarm_h)-輸出鬧鐘觸發(fā)信號(hào)beginif qout2_l=alarm_l and qout2_h=alarm_h thenout_alarm=1;elseout_alarm=0;end if;end process;end;2、系統(tǒng)以及各個(gè)模塊的仿真波形1）、系統(tǒng)仿真波形：注：由于下面的模塊仿真存在毛刺，導(dǎo)致系統(tǒng)的仿真圖有一定的問(wèn)題。(2) 、C

33、NT60_A_SE模塊:注:在 50、 52、 54、 56、 58 處有嘟觸發(fā)輸出， 00處有嘀觸發(fā)輸出等。(3) 、CNT60_A_Mir模塊:注:本圖展示了按鍵調(diào)節(jié)時(shí)間值和定時(shí)值的仿真波形（部分仿真圖）注:該模塊的仿真波形圖，具有嘟、嘀聲音觸發(fā)輸出，定時(shí)與時(shí)間相等時(shí)有鬧鈴觸發(fā)輸出等。(4) 、CNT24_A_HOUR塊注：該模塊的仿真圖，包含按鍵調(diào)整時(shí)間、定時(shí)值，鬧鐘觸發(fā)輸出等。（5）、PWM_OU模塊（分三段剪切下來(lái)的，展示了三種聲音的效果）（1）、“嘟”、“嘀”輸出波形（只有在 en有脈沖，打幵PWM后，才有效）注：在打幵輸出后，當(dāng)兩路嘟、嘀觸發(fā)輸入同時(shí)有效時(shí)分別輸出嘟、嘀聲音。當(dāng)兩路鬧鈴觸發(fā)同時(shí)有效時(shí)幵始鬧鈴聲音的輸出。注：鬧鈴輸出的變化情況（“嘀”、“嘟”交替發(fā)聲）注：鬧鈴輸出的變化情況。3、下載時(shí)選擇的幵發(fā)系統(tǒng)模式以及管腳定義表1 GW48-CK開(kāi)發(fā)系統(tǒng)工作模式：3接口名稱(chēng)類(lèi)型（輸入/輸出）結(jié)構(gòu)圖上的信號(hào)名引腳號(hào)說(shuō)明