EDA基于Verilog數(shù)字秒表

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)EDA技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目： 數(shù)字秒表 姓 名 學(xué) 號(hào) 班 級(jí) 電子一班 指導(dǎo)教師 王軍芬 2015年 1 月 16日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書班級(jí) 電子一班 姓名 學(xué)號(hào) 課程設(shè)計(jì)題目 數(shù)字秒表 課程設(shè)計(jì)起止日期 2014年12月29日 至 2015年1月16日 實(shí)習(xí)地點(diǎn) 實(shí)驗(yàn)樓5308 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求：1. 及格：計(jì)時(shí)顯示范圍059.99s,有啟動(dòng)和停止兩個(gè)按鍵。2.中： 使用四位數(shù)碼管顯示，從零開始計(jì)數(shù)，前兩位顯示秒（059），后兩位顯示0.01秒（099），計(jì)滿后重新從零開始；有開始、暫停鍵、復(fù)位鍵，按開始鍵計(jì)數(shù)開始，暫停鍵計(jì)數(shù)

2、停止，復(fù)位計(jì)數(shù)清零；3.良： 具有記錄最近5次計(jì)時(shí)操作結(jié)果的功能。按暫停鍵后停止計(jì)數(shù)，再按開始鍵下一組數(shù)據(jù)開始計(jì)數(shù)，按復(fù)位全部清零；再按暫停鍵可查看已保存的數(shù)據(jù)，按開始鍵翻看每一組數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)了幾組，查看時(shí)就只循環(huán)查看幾組。4.優(yōu)： 使用AT24C04記錄5次計(jì)數(shù)操作結(jié)果。 指導(dǎo)教師 王軍芬 2014年 12月29日一、設(shè)計(jì)原理與技術(shù)方法：1.設(shè)計(jì)方案本電路的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了中的要求，分成5個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，分別為：分頻模塊、數(shù)字秒表計(jì)數(shù)模塊、數(shù)碼管位選模塊，數(shù)碼管顯示模塊、按鍵消抖模塊。 （1）分頻模塊 本模塊的主要作用是將50mhz的頻率分頻為100hz和2000hz的頻率。因?yàn)槊雴挝缓竺娴淖钚?/p>

3、單位是0.01s，所以要用到100hz的頻率為計(jì)數(shù)做準(zhǔn)備。且數(shù)碼管位選需要一個(gè)時(shí)鐘2000hz,目的是為了讓掃描速度比較快，讓我們視覺(jué)覺(jué)得四個(gè)數(shù)碼管同時(shí)亮。（2）計(jì)數(shù)模塊 執(zhí)行計(jì)時(shí)功能，計(jì)時(shí)方法為對(duì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)。計(jì)時(shí)范圍是0秒-59.99秒，那么計(jì)時(shí)采用1個(gè)六進(jìn)制計(jì)數(shù)器和3個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成，其中毫秒位、十毫秒位、秒位采用十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，十秒位采用六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。（3）數(shù)碼管位選模塊 因?yàn)樵撔酒玫氖遣⒖谳敵?，所以此處?yīng)有數(shù)碼管位選部分，此處是用一個(gè)狀態(tài)機(jī)做的，因?yàn)槭枪碴?yáng)的，所以當(dāng)哪個(gè)管子為低時(shí)，哪個(gè)管子亮，當(dāng)掃描速度特別快時(shí)，利用人的視覺(jué)效果，則四個(gè)管子是同時(shí)亮的(4)數(shù)碼管顯示模塊 該芯片

4、是共陽(yáng)數(shù)碼管，所以接有低電平的管段發(fā)亮。（5）按鍵消抖部分 因?yàn)橛?jì)數(shù)部分有開始，暫停，復(fù)位三個(gè)按鍵，為了消除毛刺現(xiàn)象對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，所以必須對(duì)三個(gè)按鍵消抖。 100HZ2. 方案設(shè)計(jì)流程圖計(jì)數(shù)模塊分頻模塊50MHZ晶振 2000HZ按鍵消抖模塊數(shù)碼管位選模塊數(shù)碼管顯示部分 圖1 設(shè)計(jì)流程圖 分頻模塊將50MHz分頻為100Hz和2000HZ的頻率，100赫茲為計(jì)數(shù)模塊計(jì)數(shù)所使用；計(jì)數(shù)模塊主要完成十秒、秒、十分妙、百分秒的計(jì)數(shù)工作；消抖模塊連接三個(gè)按鍵，此處是為了保證系統(tǒng)能正確識(shí)別按鍵開關(guān)，就必須對(duì)按鍵進(jìn)行消抖動(dòng)處理，分別實(shí)現(xiàn)開始，暫停，復(fù)位功能，計(jì)數(shù)模塊輸出連接到數(shù)碼管位選顯示模塊，數(shù)碼管位選模

5、塊連接到數(shù)碼管顯示模塊，2000赫茲連接消抖模塊和位選模塊，數(shù)碼管正確顯示秒表數(shù)字；3.實(shí)驗(yàn)程序和原理圖3.1管腳分配圖3.2總電路連線及波形仿真圖：圖2 電路原理總圖3.3 5個(gè)模塊原理圖、波形仿真圖及源程序：(1)分頻模塊：圖3 分頻模塊原理圖 因?yàn)閷?0MHz的頻率分成100Hz和2000HZ的過(guò)程中涉及到到頻率范圍太大，進(jìn)行波形仿真時(shí)，無(wú)法正常顯示。設(shè)計(jì)原理： 將50MHz分頻為clk1100Hz和clk2 2000HZ的頻率，先分頻到2000HZ,分頻倍數(shù),N1=25000，所以此處用到的是偶數(shù)倍分頻，其原理如下：使用一模N1計(jì)數(shù)器模塊即可實(shí)現(xiàn)，即每當(dāng)模N1計(jì)數(shù)器上升沿從0開始計(jì)數(shù)至

6、N1時(shí)，輸出時(shí)鐘進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，同時(shí)給計(jì)數(shù)器一復(fù)位信號(hào)使之從0開始重新計(jì)數(shù)，在把2000赫茲頻率分為100赫茲，分頻倍數(shù)為N2=20，每當(dāng)模N2計(jì)數(shù)器上升沿從0開始計(jì)數(shù)至N2時(shí)，輸出時(shí)鐘進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，同時(shí)給計(jì)數(shù)器一復(fù)位信號(hào)使之從0開始重新計(jì)數(shù)，為以此循環(huán)即可。源程序：module fenpin(clk,clk1,clk2);input clk;output clk1;output clk2;reg 15:0k2;reg7:0 k1;reg clk2;reg clk1;always(posedge clk)begin if(k2<16'd12499) k2=k2+8'd1;else

7、k2=0;if(k2=16'd12499)clk2=clk2+1;/clk2=2000hzendalways (posedge clk2)beginif(k1<8'd9)k1=k1+8'd1;else k1=0;if(k1=8'd9)clk1=clk1+1;/clk1=100hzend endmodule(2)計(jì)數(shù)模塊：圖4 計(jì)數(shù)模塊原理圖 圖5 波形仿真圖設(shè)計(jì)原理：此處rst是復(fù)位鍵鍵，當(dāng)其處于高電平時(shí)，全部清零，start是開始鍵，pause是暫停鍵，三個(gè)按鍵都用了 一個(gè)T觸發(fā)器，按下復(fù)位鍵，其他二個(gè)按鍵沒(méi)用，按下開始鍵計(jì)數(shù)開始，按下暫停鍵計(jì)數(shù)停止，再

8、按開始鍵計(jì)數(shù)開始。其計(jì)數(shù)部分由一個(gè)六進(jìn)制的計(jì)數(shù)器和三個(gè)十進(jìn)制的計(jì)數(shù)器組成，首先是百分秒位msl開始從零計(jì)數(shù)，當(dāng)其計(jì)數(shù)到九時(shí)，向十分秒位msh進(jìn)一，同時(shí)將百分秒位清零；當(dāng)十分位計(jì)數(shù)到九時(shí)，向秒位sl進(jìn)一，同時(shí)將十分妙位和百分秒位清零；當(dāng)秒位計(jì)數(shù)到九時(shí)，向十秒位sh進(jìn)一，同時(shí)將秒位、十分秒位和百分秒位清零；當(dāng)十秒位計(jì)數(shù)到五時(shí)，將所有位清零。源程序：module cout(clk,start,pause,msh,msl,sh,sl,rst); input clk; input start,pause,rst; output 3:0msh,msl,sh,sl; reg3:0 msh,msl,sh,sl

9、; reg cn1; reg start1=1,pause1=1,rst1=0; always (posedge start) start1=start1; always (posedge pause) pause1=pause1; always (posedge rst) rst1=rst1+1'b1; always (posedge clk or negedge rst1 ) begin if(!rst1) beginmsh,msl<=8'h00; cn1<=0; end else if(pause1start1) begin if(msl=9) begin m

10、sl<=0; if(msh=9) begin msh<=0; cn1<=1; end else msh<=msh+1'h1; end else begin msl<=msl+1'h1; cn1<=0; end end end always (posedge cn1 or negedge rst1 ) begin if(!rst1) beginsh,sl<=8'h00; end else if(start1pause1) begin if(sl=9) begin sl<=0; if(sh=5) sh<=0; else

11、sh<=sh+1'h1; end else begin sl<=sl+1'h1; end endendendmodule(3)按鍵消抖模塊：圖6 消抖模塊原理圖設(shè)計(jì)原理： 這是一種去除雙邊沿抖動(dòng)或毛刺的電路設(shè)計(jì)，它的主要原理分別用二個(gè)計(jì)數(shù)器對(duì)輸入信號(hào)的高電平和低電平的持續(xù)時(shí)間（脈寬）進(jìn)行計(jì)數(shù)（在時(shí)間上同時(shí)但在計(jì)數(shù)上獨(dú)立）。只有當(dāng)高電平的計(jì)數(shù)時(shí)間大于某個(gè)值，則判為遇到正常信號(hào)，若低電平的計(jì)數(shù)時(shí)間大于某值則輸出為0.,此處是為了保證系統(tǒng)能正確識(shí)別按鍵開關(guān)，就必須對(duì)按鍵進(jìn)行消抖動(dòng)處理 源程序：module xiaodou(clk,kin,kout);/按鍵消抖 input

12、 clk,kin; output kout; reg kout; reg 3:0kh,kl; always(posedge clk) begin if(!kin) kl<=kl+1'b1; else kl<=4'b0000; end always(posedge clk) begin if(kin) kh<=kh+1'b1; else kh<=4'b0000; end always(posedge clk) begin if(kh>4'b1100) kout<=1'b1; else if(kl>4'

13、;b0111) kout<=1'b0; end endmodule (4)數(shù)碼管位選模塊： 圖 7 數(shù)碼管位選掃描模塊原理圖設(shè)計(jì)原理 此處設(shè)計(jì)用了一個(gè)狀態(tài)機(jī)，輸入了四個(gè)數(shù)據(jù)當(dāng)現(xiàn)態(tài)c_st為s0=0時(shí)，選擇第一個(gè)管子亮，且顯示的是第一個(gè)是shi_h數(shù)據(jù)，當(dāng)現(xiàn)態(tài)c_st為s1=1時(shí)，選擇第二個(gè)管子亮，且顯示的是第二位shi_l數(shù)據(jù)，當(dāng)現(xiàn)態(tài)c_st為s2=2時(shí)，選擇第3個(gè)管子亮，且顯示的是第3位fen_h數(shù)據(jù)，當(dāng)現(xiàn)態(tài)c_st為s3=3時(shí)，選擇第4個(gè)管子亮，且顯示的是第4位shi_l數(shù)據(jù)，且4個(gè)管子為共陽(yáng)，當(dāng)wei3.0對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)為低電平時(shí)則哪個(gè)管子亮。源程序module wei_cho

14、ose(clk,wei,shi_h,shi_l,fen_h,fen_l,duan);input 3:0shi_h,shi_l,fen_h,fen_l;input clk;output 3:0duan;output 3:0wei;reg 3:0duan;reg 3:0wei;parameter s0=0,s1=1,s2=2,s3=3;reg 3:0c_st,n_st;always(posedge clk)beginc_st<=n_st;endalways*begincase(c_st)s0:begin n_st=s1;wei<=4'b0111;duan<=shi_h;

15、ends1:begin n_st=s2;wei<=4'b1011;duan<=shi_l; ends2:begin n_st=s3;wei<=4'b1101;duan<=fen_h; ends3:begin n_st=s0;wei<=4'b1110;duan<=fen_l; enddefault:begin n_st=s1;wei<=4'b0111;duan<=shi_h; endendcaseendendmodule（5）數(shù)碼管顯示模塊 圖8 數(shù)碼管顯示模塊原理圖設(shè)計(jì)原理： 設(shè)輸入的a3:04位碼輸出控制7段共陽(yáng)

16、數(shù)碼管的LED7S6:0，輸出信號(hào)LED7S6:0的7位分別接共陽(yáng)數(shù)碼管的7個(gè)段，高位在左，低位在右，接有低電平的段發(fā)亮源程序：module decl7s (a,led7s); input3:0a; output6:0led7s; reg6:0led7s;always(a) case(a) 4'b0000 : led7s<=7'b; 4'b0001 : led7s<=7'b; 4'b0010 : led7s<=7'b; 4'b0011 : led7s<=7'b; 4'b0100 : led7s<

17、;=7'b; 4'b0101 : led7s<=7'b; 4'b0110 : led7s<=7'b; 4'b0111 : led7s<=7'b; 4'b1000 : led7s<=7'b; 4'b1001 : led7s<=7'b; 4'b1010 : led7s<=7'b; 4'b1011 : led7s<=7'b; 4'b1100 : led7s<=7'b; 4'b1101 : led7s<=7

18、'b; 4'b1110 : led7s<=7'b; 4'b1111 : led7s<=7'b; default : led7s<=7'b; endcase endmodule 課程設(shè)計(jì)成果展示圖 9 成果展示圖一圖 10 成果展示圖二圖 11 成果展示圖三 圖12 成果展示圖4二、課程設(shè)計(jì)工作記錄：1 設(shè)計(jì)步驟與時(shí)間安排：12月28號(hào) 確定設(shè)計(jì)題目，查找相關(guān)資料；12月29號(hào) 查找學(xué)習(xí)開發(fā)板的相關(guān)內(nèi)容；12月30號(hào)到31號(hào) 編程、設(shè)計(jì)模塊并進(jìn)行仿真驗(yàn)證以及下載實(shí)現(xiàn)單個(gè)模塊功能； 1月4號(hào)到5號(hào) 編程、設(shè)計(jì)模塊并進(jìn)行仿真驗(yàn)證以及下載實(shí)現(xiàn)單個(gè)模塊功能； 1月6號(hào)到7號(hào) 編程、設(shè)計(jì)模塊