ISE实现多功能数字钟设计

一、任务要求

用FPGA器件和EDA技术实现多功能数字钟的设计。

基本功能要求：能显示小时、分钟、秒钟（时、分用7段LED显示器，秒用LED灯）。

小时计数器为同步24进制；

要求手动校时、校分。

扩展功能要求：任意时刻闹钟；

小时显示（12/24）切换电路

自动报整点时数。

二、建立工程

在ISE 14,9软件中建立名为clock 的工程文件。芯片系列选择Spatan3E,具体芯片型号选择XC3S100E,封装类型选择CP132,速度信息选择-5。

三、原理设计

四、顶层模块设计

创建名为top_clock的文件，本设计中顶层模块用于调用各个子模块，以及将闹钟与整点报时模块综合在内，顶层源码如下：

module top_clock(

input Hchange, LK_50M(CLK_50),

.nCLR(nCR),

.CLK_1HzOut(CP_1Hz));LK_50M(CLK_50),

.nCLR(nCR),

.CLK_1HzOut(CP_200Hz));

(Q),

.nCR(nCR),

.EN(EN),

.CP(CP)

);

parameter PERIOD =40;

(Q),

.nCR(nCR),

.EN(EN),

.CP(CP)

);

parameter PERIOD =40;

ntH(CntH),

.CntL(CntL),

.nCR(nCR),

.EN(EN),

.CP(CP)

);

parameter PERIOD =40;

CLR(nCLR),

.Clk(Clk),

.EN(EN),

.CntH(CntH),

.CntL(CntL)

);

parameter PERIOD =40;将文件导入至xc3s5001中

右击xc3s5001,选择program选项，将程序烧录至FPGA实

验板中

1.观察运行情况

1)测试基本功能：

打开使能开关L3，数码管可以正常显示分和时，拨动时分和秒的切换显示开关G3，数码管可以切换显示秒。拨动

K3和B4，可以实现校时功能。拨动清零开关P11，可以实

现清零功能。当时间到23:59时，能运行至00:00。

2)测试扩展功能：

拨动F3，可实现24小时与12小时的切换。当时间为整点时，LED灯G1会根据当前整点时数闪烁对应次数，拨

动N3，闹钟使能。拨动E2，进入闹钟设置状态，此时设置

闹钟时间。当正常时间跳到闹钟设置时刻时，闹钟对应LED

灯N4会常亮，表示闹钟响。当正常时间已经越过闹钟设置

时间时，N4会熄灭。闹钟响时关闭闹钟使能端N3时，N4也

会熄灭。

五、实验总结

本次实验是一个中等规模的设计实验，相比步进电机实验，难度

明显上升，这就对我们的分析和设计能力有了更高的要求。要实现这个多功能的数字钟，关键要做到思路清晰，先构思好顶层架构，再一一考虑需要调用的模块，最后依次编写各个模块。在调试的时候，先要做到各子模块调试无误，再通过整机联调观察出现的不正常结果，列出可能的错误，再去对应的位置进行改正。

本次实验中，不可避免地出现了若干错误之处，例如在实现24进制和12进制转换时，没有发现代码中的计算方式是以8421BCD码来进行计算的，于是在最后的12进制显示中出现了很多不正常状态，花费了一些时间才找到解决办法。这也提醒我在之后的学习过程中要保持细心的态度，不断学习纠正错误的方法，提高效率。