數(shù)字日歷設(shè)計(jì)

1、 XXXXX學(xué)院EDA技術(shù)與應(yīng)用實(shí)訓(xùn)報(bào)告數(shù)字日歷設(shè)計(jì)學(xué) 號(hào) XX 姓 名 XX 指導(dǎo)教師： xx 題目：數(shù)字日歷電路的設(shè)計(jì)1 概述通過(guò)EDA項(xiàng)目設(shè)計(jì)，使用Quartus軟件進(jìn)行數(shù)字日歷電路的設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)最基本的日期，時(shí)間顯示功能，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)的功能創(chuàng)新，使設(shè)計(jì)項(xiàng)目擁有更豐富的功能。1.1設(shè)計(jì)要求1.1.1設(shè)計(jì)任務(wù)用EDA的方法設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字日歷1.1.2性能指標(biāo) 用EDA實(shí)訓(xùn)儀的I/O設(shè)備和PLD芯片實(shí)現(xiàn)數(shù)字日歷的設(shè)計(jì)。 數(shù)字日歷能夠顯示年、月、日、時(shí)、分和秒。 用EDA實(shí)訓(xùn)儀上的8只八段數(shù)碼管分兩屏分別顯示年、月、日和時(shí)、分、秒，即在一定時(shí)間段內(nèi)顯示年、月、日（如20080101），

2、然后在另一時(shí)間段內(nèi)顯示時(shí)、分、秒（如00123625），兩個(gè)時(shí)間段能自動(dòng)倒換。 數(shù)字日歷具有復(fù)位和校準(zhǔn)年、月、日、時(shí)、分、秒的按鈕，但校年和校時(shí)同用一個(gè)按鈕，即在顯示年、月、日時(shí)用此按鈕校年，在顯示時(shí)、分、秒時(shí)則用此按鈕校時(shí)，依此類(lèi)推。1.2總體設(shè)計(jì)基本原理及框圖1.2.1基本原理首先設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)年月日和時(shí)分秒的顯示，再設(shè)計(jì)定時(shí)和整點(diǎn)報(bào)時(shí)模塊，以及校準(zhǔn)模塊。此外，還要使其具備星期顯示功能，則要設(shè)計(jì)星期模塊。最后，就是將這些底層模塊連接起來(lái)實(shí)現(xiàn)整體功能。那么，就需要控制模塊，校準(zhǔn)模塊，顯示控制模塊等等。1.2.2總體框圖2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分析2.1時(shí)分秒計(jì)時(shí)器模塊：分秒模塊程序：module cnt

3、60(clk,clrn,j,q,cout);input clk,clrn,j;output reg7:0 q;output reg cout;always (posedge clkj or negedge clrn)begin if (clrn) q=0;else beginif (q='h59)q=0;else q=q+1;if (q3:0='ha)beginq3:0=0;q7:4=q7:4+1;endif (q='h59)cout=1;else cout=0;endendendmodule小時(shí)模塊程序：module cnt24(clk,clrn,j,q,cout);

4、input clk,clrn,j;output reg 7:0 q;output reg cout;always(posedge clkj or negedge clrn)beginif(clrn)q=0;else beginif(q='h23) q=0;else q=q+1;if(q3:0='ha) beginq3:0=0;q7:4=q7:4+1;endif(q='h23) cout=1;else cout=0;endendendmodule2.2年月日模塊module nyr2016(clrn,clk,jn,jy,jr,qn,qy,qr); /年月日模塊 input

5、 clrn,clk,jn,jy,jr; output 15:0 qn; output 7:0qy,qr; reg 15:0 qn; reg 7:0qy,qr; reg clkn,clky; reg 7:0date; reg clkn1,clkn2,clkn3;initial begin clkn1=1;clkn2=1;clkn3=1;endinitial begin qn='h2000;qy=1;qr=1;end always (posedge (clkjr) or negedge clrn) / 日計(jì)時(shí)模塊begin if (clrn) qr=1;else begin if (qr=

6、date) qr=1; else qr=qr+1; if (qr3:0='ha) begin qr3:0=0; qr7:4=qr7:4+1;endif (qr=date)clky = 1;else clky = 0;end endalways (posedge clkyjy or negedge clrn) /月計(jì)時(shí)模塊begin if (clrn) qy=1;else begin if (qy='h12) qy=1; else qy=qy+1; if (qy3:0='ha) begin qy3:0=0;qy7:4=qy7:4+1;endif (qy='h12)

7、clkn = 1;else clkn = 0;end endalways begincase (qy)'h01: date='h31;'h02:begin if (qn%4=0)&(qn%100 != 0)|(qn%400=0) date='h29;else date='h28; end'h03: date='h31;'h04: date='h30;'h05: date='h31; 'h06: date='h30;'h07: date='h31;'h08: d

8、ate='h31;'h09: date='h30;'h10: date='h31;'h11: date='h30;'h12: date='h31;default :date='h30;endcase endalways (posedge (clknjn) or negedge clrn ) /年計(jì)時(shí)模塊begin if (clrn) qn3:0=0; else begin if(qn3:0=9) qn3:0=0; else qn3:0=qn3:0+1; if (qn3:0=9) clkn1=0; else clkn

9、1=1;end endalways (posedge clkn1 or negedge clrn )begin if (clrn) qn7:4=0; else begin if(qn7:4=9) qn7:4=0; else qn7:4=qn7:4+1; if (qn7:4=9) clkn2=0; else clkn2=1;end endalways (posedge clkn2 or negedge clrn )begin if (clrn) qn11:8=0; else begin if(qn11:8=9) qn11:8=0; else qn11:8=qn11:8+1; if (qn11:8

10、=9) clkn3=0; else clkn3=1;end endalways (posedge clkn3 or negedge clrn )begin if (clrn) qn15:12=2; else if(qn15:12=9) qn15:12=0; else qn15:12=qn15:12+1; endendmodule2.3控制模塊module contr(clk,k1,k2,k);input clk,k1,k2;output reg k;reg 3:0 qc;reg rc;always (posedge clk) begin qc=qc+1; if (qc<8) rc=0;

11、else rc=1; case (k1,k2) 0:k=rc; 1:k=0; 2:k=1; 3:k=rc; endcase endendmodule2.4校準(zhǔn)模塊module mux_4(k,jm,jf,js,jr,jy,jn,j1,j2,j3);input k,j1,j2,j3;output reg jm,jf,js,jr,jy,jn;always begin if (k=0) jm,jf,js=j1,j2,j3; else jr,jy,jn=j1,j2,j3; endendmodule2.5星期模塊module xinqishumaguan(clk,qn,qy,qr,z);input cl

12、k;input 15:0 qn;input 7:0 qy,qr;output reg 3:0 z;reg 3:0 y;always begin if (qn%4=0)&(qn%100 != 0)|(qn%400=0) begin case (qy) 'h01:y=0; /該月對(duì)應(yīng)數(shù) 'h02:y=3; 'h03:y=4; 'h04:y=0; 'h05:y=2; 'h06:y=5; 'h07:y=0; 'h08:y=3; 'h09:y=6; 'h10:y=1; 'h11:y=4; 'h12:y

13、=6; endcase;end else begin case (qy) 'h01:y=0; 'h02:y=3; 'h03:y=3; 'h04:y=6; 'h05:y=1; 'h06:y=4; 'h07:y=6; 'h08:y=2; 'h09:y=5; 'h10:y=0; 'h11:y=3; 'h12:y=5; endcase;end end always if (qn%4=0)&(qn%100 != 0)|(qn%400=0) z=(qn-1+(qn/4)+(qn/400)-(qn/100

14、)%7-1+qr+y)%7;/閏年計(jì)算公式 else z=(qn+(qn/4)+(qn/400)-(qn/100)%7-1+qr+y)%7;/平年計(jì)算公式endmodule2.6報(bào)時(shí)模塊module baoshi(qs,qf,fLED,qm,off);input off;input7:0 qm, qs,qf;output fLED;reg fLED;always beginif (qs='h07&&qf='h01) | (qm=0&&qf=0) /7:01和整點(diǎn)時(shí)彩燈亮起，蜂鳴器響 fLED=1; else fLED=0; if(off=1) f

15、LED=0; / 在任意時(shí)刻都可以關(guān)掉彩燈亮，蜂鳴器endendmodule2.7數(shù)碼管顯示模塊module mux_xianshi_2(k,qm,qf,qs,qr,qy,qn,q,z); input k; input 7:0 qm,qf,qs,qr,qy; input 15:0 qn; input 3:0 z; output reg 31:0 q; always begin if (k=0) begin q31:28=z; q27:24=0; q23:0=qs,qf,qm;end else q=qn,qy,qr; end endmodule 2.8分頻模塊module fenping(clk

16、,newclk);input clk;output reg newclk;reg24:0 cnter;always (posedge clk) begin if(cnter<20000000) cnter=cnter+1; else cnter=0; if (cnter<10000000) newclk=1;else newclk=0; end endmodule3 系統(tǒng)測(cè)試(調(diào)試) 3.1 測(cè)試儀器與設(shè)備 裝有quartus軟件的計(jì)算機(jī)，EDA實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)。3.2 性能指標(biāo)測(cè)試系統(tǒng)能夠完成基礎(chǔ)功能即日期時(shí)間的計(jì)時(shí)顯示功能，并能實(shí)現(xiàn)報(bào)時(shí)，星期的顯示功能。3.2.1軟件測(cè)試時(shí)分秒仿真：

17、 如仿真所示：可以進(jìn)行自動(dòng)時(shí)分秒計(jì)數(shù)，并且在校準(zhǔn)時(shí)，可以有效的進(jìn)數(shù)。準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)時(shí)分秒計(jì)數(shù)功能。年月日仿真：仿真出程序可以進(jìn)行正常的年月日自動(dòng)計(jì)數(shù)功能，并且在校準(zhǔn)有效時(shí)可以進(jìn)行正確的進(jìn)數(shù)，實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)功能。控制模塊仿真： 如圖所示：當(dāng)k1,k2=0或3時(shí)，k會(huì)出現(xiàn)前8秒為0，后8秒為1的自動(dòng)切換；當(dāng)k1,k2=2時(shí)，k顯示為1；當(dāng)k1,k2=1時(shí)，k會(huì)顯示為0。校準(zhǔn)模塊仿真：如圖所示：當(dāng)k=0時(shí)，顯示時(shí)分秒狀態(tài)，此時(shí)可以對(duì)時(shí)分秒進(jìn)行校準(zhǔn)；當(dāng)k=1時(shí)，顯示年月日狀態(tài)，此時(shí)可以對(duì)年月日進(jìn)行校準(zhǔn)。報(bào)時(shí)模塊仿真： 如圖：整點(diǎn)0時(shí)0分0秒和7時(shí)0分0秒時(shí)LED會(huì)亮起（注：電路設(shè)計(jì)時(shí)是將蜂鳴器和LED并聯(lián)的，所

18、以是一起工作的，這里只進(jìn)行一個(gè)輸出設(shè)計(jì)），起到整點(diǎn)報(bào)時(shí)的功能；在設(shè)定的鬧鐘7時(shí)1分時(shí)，LED工作（設(shè)計(jì)是進(jìn)行1Hz的閃爍），起到鬧鐘功能，給off高電平時(shí)，關(guān)掉鬧鐘。星期模塊仿真：如圖為顯示年月日后對(duì)應(yīng)的星期，在2015年7月2日輸出Z顯示星期三；在2016年7月2日輸出Z顯示星期六。顯示模塊仿真： 如圖：仿真同時(shí)給定年月日和時(shí)分秒（包括輸入星期）輸入，在k=1時(shí)只顯示年月日；在k=0時(shí)只顯示星期和時(shí)分秒。整個(gè)日歷仿真測(cè)試： 在k1=0,k2=0和k1=1,k2=1兩種狀態(tài)時(shí)顯示每隔8秒進(jìn)行年月日和時(shí)分秒的自動(dòng)切換；在k1=1,k2=0時(shí)，只顯示年月日，并可以進(jìn)行有效的校準(zhǔn)；在k1=0,k2=

19、1時(shí)，只顯示年月日，并可以進(jìn)行有效的校準(zhǔn)；當(dāng)?shù)竭_(dá)整點(diǎn)時(shí)蜂鳴器尖端性響起和LED會(huì)亮，當(dāng)?shù)竭_(dá)定時(shí)間7時(shí)1分時(shí)會(huì)進(jìn)行鬧鈴（蜂鳴器尖端性響起和LED會(huì)閃爍）；off=1時(shí)，會(huì)關(guān)掉鬧鈴。3.2.2硬件測(cè)試軟件仿真后，查看試驗(yàn)箱手冊(cè)進(jìn)行引腳鎖定： 將仿真測(cè)試好的程序通過(guò)計(jì)算機(jī)下載到試驗(yàn)箱，進(jìn)行硬件測(cè)試：3.3 結(jié)果分析 經(jīng)過(guò)程序設(shè)計(jì)，軟件測(cè)試和硬件測(cè)試日歷能夠完全實(shí)現(xiàn)預(yù)定設(shè)計(jì)的功能，因此設(shè)計(jì)成功完成。4 波形發(fā)生器的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)函數(shù)發(fā)生器，可以通過(guò)兩個(gè)按鈕進(jìn)行選擇輸出4個(gè)波形（鋸齒波、三角波、方波和正弦波）中的一個(gè)。4.1 設(shè)計(jì)原理框圖 如下設(shè)計(jì)原理圖，ipm rom0為鋸齒波，ipm rom1為正弦波，ipm rom2為三角波，ipm rom3為方波；inst7為四選一選擇模塊，s1、s2為選擇輸入端。4.2 測(cè)試與仿真4.2.1 ModelSim仿真：如圖為四選一波形選擇，仿真在同一截面上：s1、s2為00時(shí)，顯示鋸齒波；s1、s2為01時(shí)顯示三角波；s1