1、数字电路课程设计电子数字钟+闹铃数字电路课程设计院系：专业：电子信息工程姓名：学号：完成日期：2021数字钟的设计一、系统功能概述、系统实现的功能：1、具有“时”、“分”、“秒”的十进制数字显示。2、具有手动校时、校分、校秒的功能。3、有定时和闹钟功能，能够在设定的时间发出闹铃声。4、能进行整点报时。从59分50秒起，每隔2秒发一次低音“嘟”的信号，连续5次，最后一次为高音“嘀”的信号。、各项设计指标：1、显示部分采用的6个LED显示器，从高位至低位分别显示时、分、秒。2、有一个设置调闹钟定时时间、正常时间的按钮，选择调的对象。3、有三个按钮分别调时、分、秒的时间。4、有一个按钮用作开启/关闭
2、闹铃。5、另外需要两个时钟信号来给系统提供脉冲信号，使时钟和闹二、系统组成以及系统各部分的设计1、系统结构描述 /要求：系统结构描述，各个模块的功能描述；系统的顶层文件：1、顶层文件图：2、各模块的解释：、7个输入量clk_1khz、clk_1hz、key_slt、key_alarm、sec_set、min_set、hour_set：其中clk_1khz为闹铃模块提供时钟，处理后能产生“嘟”、“嘀”和变化的闹铃声音；clk_1hz为计时模块提供时钟信号，每秒计数一次；key_slt选择设置对象：定时或正常时间；key_alarm能够开启和关闭闹铃；sec_set、min_set、hour_se
3、t用于设置时间或定时，与key_slt相关联。各按键输出为脉冲信号。、CNT60_A_SEC模块：这个模块式将clk_1hz这个时钟信号进行60进制计数，并产生一个分钟的触发信号。该模块能将当前计数值实时按BCD码的格式输出。将该输出接到两位LED数码后能时时显示秒的状态。通过alarm_clk可以选择设置对象为时间还是定时值。在设置时间模式上，key上的一个输入脉冲可以将clk的输入信号加一。在设置定时模式上，key上的脉冲只修改定时值，不影响时间脉冲clk的状态。同时该模块具有两个输出口out_do、out_di来触发整点报时的“嘟”、“嘀”声音。、CNT60_A_MIN模块：这个模块式将
4、CNT60_A_SEC的输出信号进行60进制计数，并产生一个时位的触发信号。该模块能将当前计数值实时按BCD码的格式输出。将该输出接到两位LED数码后能时时显示分的状态。通过alarm_clk可以选择设置对象为时间还是定时值。在设置时间模式上，key上的一个输入脉冲可以将clk的输入信号加一。在设置定时模式上，key上的脉冲只修改定时值，不影响时间脉冲clk的状态。同时该模块具有三个输出口out_do、out_di、out_alarm来触发整点报时的“嘟”、“嘀”、闹铃声音。、CNT24_A_HOUR模块：这个模块式将CNT60_A_MIN的输出信号做24进制计数。该模块能将当前计数值实时按B
5、CD码的格式输出。将该输出接到两位LED数码后能时时显示时的状态。通过alarm_clk可以选择设置对象为时间还是定时值。在设置时间模式上，key上的一个输入脉冲可以将clk的输入信号加一。在设置定时模式上，key上的脉冲只修改定时值，不影响时间脉冲clk的状态。同时该模块具有一个输出口out_alarm来触发整点报时的闹铃声音。、PWM_OUT模块：该模块为PWM产生模块，通过EN可开启和关闭PWM输出。模块根据CLK信号二分频产生的高低音，并组合，能输出三种声音状态“嘟”、“嘀”、闹铃。而该三种声音要被秒、分、时的输出触发才能输出PWM。系统各个模块的VHDL程序：、CNT60_A_SEC
6、模块：程序源代码如下：library ieee;useieee.std_logic_1164.all;useieee.std_logic_unsigned.all;entity cnt60_a_sec is port;-显示输出秒的低位qout_sh: out std_logic_vector;-显示输出秒的高位co: out std_logic;-进位输出，触发分计数模块out_do: out std_logic;- 在整点报时中输出“嘟”触发信号out_di: out std_logic -在整点报时中输出“嘀”触发信号 ）;end;architecture a of cnt60_a_se
7、c is signalqout2_l:std_logic_vector;signal qout2_h:std_logic_vector;signalalarm_l:std_logic_vector;signalalarm_h:std_logic_vector;signal clk1,clk2,tclk,aclk,ac_slt:std_logic;begin process -当该端口输入一个脉冲时，修改设置模式：时间调整或闹铃模式切换begin if alarm_clkevent andalarm_clk=1 then if ac_slt=0 then-如果为定时模式，将改为闹铃模式ac_sl
8、t=1;else ac_slt=0;endif;end if;end process;process-根据设置模式，处理key上的脉冲信号begin if ac_slt=0 then -时间调整模式aclk=0;if clk=1 and key=1 then -clk=1则tclk=0，通过挖洞方式添加一个脉冲tclk=0;elsif clk=0and key=1then -clk=0,则tclk=1,产生一个高电平，添加一脉冲tclk=1;else tclk=clk;end if;elsif ac_slt=1 then -闹铃调整模式tclk=clk;aclk=key;-key上的脉冲直接修
9、改闹铃定时值end if;end process;process -60进制计数，个位、十位放在两个临时变量中，表示秒的状态begin if clr=1then-clearing works at the state of high voltageqout2_l=“0000“;qout2_h=“0000“;elsif tclkevent andtclk=1 then if enb=1 then-enable works at high voltageif qout2_l=“1001“ and qout2_h=“0101“ thenqout2_l=“0000“;-a full mode is c
10、ompleted and a carryout isgeneratedqout2_h=“0000“;elsifqout2_l=“1001“ thenqout2_l=“0000“;qout2_h=qout2_h+1;elseqout2_l=qout2_l+1;- inprocess of counting end if;end if;end if;end process;process-修改闹铃的定时值begin if clr=1 then-clearingworks at the state of high voltage alarm_l=“0000“;alarm_h=“0000“;elsif
11、 aclkevent and aclk=1 then ifenb= 1 then-enable works at high voltageifalarm_l=“1001“andalarm_h=“0101“thenalarm_l=“0000“;-a full mode is completed and a carryout isgeneratedalarm_h=“0000“;elsifalarm_l=“0101“ thenalarm_l=“0000“;alarm_h=alarm_h+1;elsealarm_l=alarm_l+1;- inprocess of counting end if;en
12、d if;end if;end process;process- 产生进位 , 显示时间或闹铃定时值begin ifqout2_l=“0000“ and qout2_h=“0000“ then co=1;elseco= 0 ;end if;if ac_slt= 0 then - 显示时间qout_sl=qout2_l;qout_sh=qout2_h;else- 显示定时值qout_sh=alarm_h;qout_sl=alarm_l;end if;endprocess;process - 根据秒的状态输出“嘟”、“嘀”触发信号begin if qout2_h=“0101“ then if qo
13、ut2_l=“0000“ thenout_do=1;elsif qout2_l=“0010“ then out_do=1;elsif qout2_l=“0100“ thenout_do= 1 ;elsifqout2_l=“0110“ thenout_do= 1 ;elsifqout2_l=“1000“ then out_do=1;else out_do=0;end if;elsif qout2_h=“0000“ thenifqout2_l=“0000“ then out_di=1;out_do=0;elseout_di=0;end if;else out_do=0;out_di=0;end i
14、f;end process;end;、CNT60_A_MIN模块：library ieee;useieee.std_logic_1164.all;useieee.std_logic_unsigned.all;entity cnt60_a_min is port;-显示输出分的低位qout_mh: out std_logic_vector;-显示输出分的高位co: out std_logic;-进位输出，触发时计数模块out_alarm:out std_logic;-闹铃触发信号，时间到后输出高电平触发闹铃out_do,out_di: out std_logic- 在整点报时中输出“嘟”“嘀”触
15、发信号 ）;end;architecture a of cnt60_a_minissignalqout2_l:std_logic_vector;signalqout2_h:std_logic_vector;signal alarm_l:std_logic_vector;signalalarm_h:std_logic_vector;signalclk1,clk2,tclk,aclk,ac_slt: std_logic;begin process -当该端口输入一个脉冲时，修改设置模式：时间调整或闹铃模式切换begin if alarm_clkevent and alarm_clk=1then i
16、f ac_slt=0 then-如果为定时模式，将改为闹铃模式ac_slt=1;else ac_slt=0;end if;end if;end process;process-根据设置模式，处理key上的脉冲信号begin if ac_slt=0then -时间调整模式aclk=0;if clk=1 and key=1then-clk=1则tclk=0，通过挖洞方式添加一个脉冲tclk=0;elsif clk=0 and key=1 then-clk=0,则tclk=1,产生一个高电平，添加一脉冲tclk=1;else tclk=clk;end if;elsif ac_slt=1 then -
17、闹铃调整模式tclk=clk;aclk=key;-key上的脉冲直接修改闹铃定时值end if;end process;process -60进制计数，个位、十位放在两个临时变量中，表示分的状态begin if clr=1 then-clearing works at the stateof high voltage qout2_l=“0000“;qout2_h=“0000“;elsif tclkevent and tclk=1 then if enb=1 then-enableworks at high voltageif qout2_l=“1001“ andqout2_h=“0101“ t
18、henqout2_l=“0000“;-a full mode iscompleted and a carryout is generatedqout2_h=“0000“;elsif qout2_l=“1001“ thenqout2_l=“0000“;qout2_h=qout2_h+1;elseqout2_l=qout2_l+1;- inprocess of counting end if;end if;end if;end process;process -修改闹铃的定时值begin if clr=1 then-clearingworks at the state of high voltag
19、e alarm_l=“0000“;alarm_h=“0000“;elsif aclkevent and aclk=1 then ifenb= 1 then-enable works at high voltageifalarm_l=“1001“andalarm_h=“0101“thenalarm_l=“0000“;-a full mode is completed and a carryout isgeneratedalarm_h=“0000“;elsifalarm_l=“0101“ thenalarm_l=“0000“;alarm_h=alarm_h+1;elsealarm_l=alarm_
20、l+1;- inprocess of counting end if;end if;end if;end process;process - 产生进位,显示时间或闹铃定时值of high voltage beginif qout2_l=“0000“ and qout2_h=“0000“ then co=1;elseco=0;end if;if ac_slt=0 then qout_ml=qout2_l;qout_mh=qout2_h;else qout_mh=alarm_h;qout_ml=alarm_l;end if;end process;process 判断定时值与时间值相等，输出闹铃触
21、发信号begin if qout2_l=alarm_l and qout2_h=alarm_hthen out_alarm=1;else out_alarm=0;end if;endprocess;process - 根据分的状态输出“嘟”、“嘀”触发信号begin if qout2_l=“1001“ and qout2_h=“0101“ thenout_do= 1 ;else out_do= 0 ;end if;ifqout2_l=“0000“ and qout2_h=“0000“ then out_di=1;else out_di=0;end if;end process;end;、CNT
22、24_A_HOUR模块：library ieee;useieee.std_logic_1164.all;useieee.std_logic_unsigned.all;entity cnt24_a_hour is port;-显示输出时的低位qout_hh: out std_logic_vector;-显示输出时的高位co: out std_logic;- 进位输出out_alarm:out std_logi- 闹铃触发信号输出 ）;end;architecture a of cnt24_a_hour is signalqout2_l:std_logic_vector;signal qout2_
23、h:std_logic_vector;signalalarm_l:std_logic_vector;signalalarm_h:std_logic_vector;signal clk1,clk2,tclk,aclk,ac_slt:std_logic;begin process -当该端口输入一个脉冲时，修改设置模式：时间调整或闹铃模式切换begin if alarm_clkevent andalarm_clk=1 then if ac_slt=0 then-如果为定时模式，将改为闹铃模式ac_slt=1;else ac_slt=0;endif;end if;end process;proces
24、s -根据设置模式，处理key上的脉冲信号begin if ac_slt= 0 then -时间调整模式aclk=0;if clk=1 and key=1 then-clk=1则tclk=0，通过挖洞方式添加一个脉冲tclk=0;elsif clk=0 andkey=1 then-clk=0,则tclk=1,产生一个高电平，添加一脉冲tclk=1;else tclk=clk;end if;elsif ac_slt=1then -闹铃调整模式tclk=clk;aclk=key;-key上的脉冲直接修改闹铃定时值end if;end process;process -24进制计数，个位、十位放在两
25、个临时变量中，表示时的状态begin ifclr=1 then-clearing works at the state of high voltageqout2_l=“0000“;qout2_h=“0000“;elsif tclkevent andtclk=1 then if enb=1 then-enable works at high voltageif qout2_l=“1001“ thenqout2_l=“0000“;-a full modeis completed and a carryout is generated qout2_h=qout2_h+1;elsif qout2_l=
26、“0011“ and qout2_h=“0010“ thenqout2_l=“0000“;qout2_h=“0000“;elseqout2_l=qout2_l+1;- in process of counting end if;endif;end if;end process;process -修改闹铃的定时值beginif clr=1 then-clearing works at the state of high voltagealarm_l=“0000“;alarm_h=“0000“;elsif aclkevent andaclk=1 then if enb=1 then-enable
27、works at high voltageif alarm_l=“1001“ then alarm_l=“0000“;-a full modeis completed and a carryout is generated alarm_h=qout2_h+1;elsif alarm_l=“0011“ and alarm_h=“0010“ thenalarm_l=“0000“;alarm_h=“0000“;elsealarm_l=alarm_l+1;- in process of counting end if;endif;end if;end process;process - 产生进位,显示时间或闹铃定时值of high voltage begi
