基于VHDL語言的電子表設計畢業(yè)設計論文

1、裝 訂 線2012-2013學年第 一 學期 物電 學院期末考試卷 eda大作業(yè) 設計制作電子表 （課程論文等試卷樣式）學號: 姓名: 班級: 成績：評語：（考試題目及要求）利用vhdl語言設計一個電子時鐘，可以顯示時、分、秒，具有時間設置功能，要求走時誤差不大于每天10秒?？刹捎脭荡a管或液晶顯示，最好設計出個性化顯示界面。注意事項：1.上述三題任選一題，采用標準的作業(yè)考核類封面，a4打印。2.第一題40分，液晶+3分，個性化界面+3分。3.第二題45分，幅度調整+3分，頻率測量及顯示+5分。4.第三題48分，頻率分段設置+3分，頻率微調+5分，頻率范圍酌情加分。5.雷同的程序和算法滿分值只計

2、原題分值的三分之二，將依據設計報告的質量和實驗結果的描述計分。設計上的創(chuàng)新會酌情加分，實現(xiàn)上的偏離會酌情扣分。6.本門課程成績中，實驗操作和實驗報告占50%，本次作業(yè)考核占50%。目 錄一、設計要求1二、設計思路1三、程序設計21.置數還是計數22.在哪一位置數23.計數單位24.秒35.分46.時47.數碼管顯示5四、仿真結果6五、實驗結果81.連線82.設計結果8六、實驗心得9電子表源程序10設計制作電子表一、設計要求利用vhdl語言設計一個電子時鐘，可以顯示時、分、秒，具有時間設置功能，要求走時誤差不大于每天10秒。可采用數碼管或液晶顯示，最好設計出個性化顯示界面。二、設計思路電子表其實

3、質為計數器，計數單位為1秒。由秒，分，時組成，秒和分是60進制，用十進制和六進制組成，時是24進制，直接設計一個24進制計數器即可。要讓結果顯示出來，則用七段式數碼管輸出顯示計數值。此電子表需要有置數功能，加一個控制開關，當開關為低電平時計數，當開關為高電平時置數。設計思路如下圖所示：三、程序設計1.置數還是計數電子表有計數和指數兩種狀態(tài)，工作時執(zhí)行計數還是執(zhí)行置數則由一控制使能端en決定，當en為低電平時，電子表計數，當en為高電平時，電子表置數。2.在哪一位置數該電子表有秒低位，秒高位，分低位，分高位，時低位，時高位組成，共有六位，置數由位選決定給哪一位置數。設置一個三位的二進制開關p2,

4、p1,p0，通過編碼電路實現(xiàn)選擇置數位。 當p2p1p0為“000”時，不選擇任何位，此時電子表只是停止計數，不置數。 當p2p1p0為“001”時，秒低位置數。 當p2p1p0為“010”時，秒高位置數。 當p2p1p0為“011”時，分低位置數。 當p2p1p0為“100”時，分高位置數。 當p2p1p0為“101”時，時低位置數。 當p2p1p0為“110”時，時高位置數。關鍵程序：if tevent and t=1 then if en=0 then 計數語句 elsif en=1 and p=001 then s0=num; end if; end if;3.計數單位首先脈沖頻率要足

5、夠大，提供一個較快的掃描頻率，時數碼管穩(wěn)定地顯示計數值。計數單位為1秒，對脈沖clk 進行分頻，得到周期為1秒的計數單位t。程序中對clk進行512分頻，所以需要一個相近的脈沖，試驗箱上的clk4的頻率范圍為625khz19.5hz，通過跳線帽選擇可以調出624hz的頻率。所以脈沖頻率選用624hz。關鍵程序：if clkevent and clk=1 then count:=count+1; end if; t=count(9);4.秒秒是60進制的，可以用一個十進制計數器和一個六進制計數器實現(xiàn)。秒的低位為十進制，當第10個計數單位到達時，計數值清零，并產生一個進位信號，用以更高位的計數，而

6、其他時候進位信號為低電平，既沒有進位輸出。秒的高位為六進制，每一個來自低位的進位信號高電平到達時計一次數，當第六個進位信號到達時，計數值清零，同樣的產生一個進位信號。關鍵程序：-秒低位-ss0:process(t) is begin if tevent and t=1 then if en=0 then if s0=9 then s0=0; c0=1; -進位 else s0=s0+1; c0=0; end if; elsif en=1 and p=001 then s0=num; end if; end if; end process;-秒高位-ss1:process(c0) is begi

7、n if c0event and c0=1 then if en=0 then if s1=5 then s1=0; c1=1; -進位 else s1=s1+1; c1=0; end if; elsif en=1 and p=010 then s1=num; end if; end if; end process;5.分分與秒類似，也是一個60進制的計數器，可用十進制和六進制組合實現(xiàn)。這里不再贅述。6.時時位不同于秒和分，因為時的低位不是任何進制的計數器，因此不能像上面那樣用兩個計數器組合，而只能將時的高低位作為一個整體，為一個二十四進制計數器，接受來自分位的進位信號，計數滿24時清零。由于

8、數碼管只能顯示09的數字，所以數碼管顯示時仍然要分高低位分別顯示。對于如何用兩個數碼管顯示著24個數，用分段的方法解決。h表示時位的計數值 ，h1表示時的高位，h0表示時的低位 h在09范圍內，則h1=0，h0=h； h在1019范圍內，則h1=1，h0=h-10； h在2023范圍內，則h1=2，h0=h-20；關鍵程序：hh:process(c3,h) is begin if c3event and c3=1 then if h=23 then h=0; else hh1=0;h0h1=1;h0h1=2;h0null; end case; end process;7.數碼管顯示秒分時個兩位

9、，分與秒，時與分之間用短線隔開，所以需要用8個數碼管，從右到左分別為秒低位，秒高位，短線，分低位，分高位，短線，時低位，時高位。時高位h1時低位h0分高位m1分低位m0秒高位s1秒低位s0關鍵程序：process(clk,w) isbegin if clkevent and clk=1 then if w=111 then w=000; else wnnnnnnnnnull; end case; end process; sel=w;四、仿真結果1.clk分頻后用以計數，s0為十進制，仿真結果如下：2.s1為六進制3m0為十進制4m1為六進制5h為二十四進制 五、實驗結果1.連線設定器件為ep

10、m7128lc84-6，按分配好的引腳在試驗箱上連線。輸入管腳有：脈沖clk,使能控制端en，置數選擇p2p1p0,置數端x3x2x1x0。輸出管腳有：數碼管位選輸出selsel0,數碼管段選輸出d6d0。連線照片如下：2.設計結果電子表實物照片如下：從左到右為時，分，秒。六、實驗心得本次實驗花費了較長時間，剛開始想電子表就是一個計數器，之前實驗做過計數器，應該很快能做出來，但當開始寫程序時發(fā)現(xiàn)有很多不同，也遇到了比較困難的問題，要讓計數單位為1秒，脈沖還要比較快，脈沖的選擇和分頻就是一個重要問題。還有時的高低位如何在數碼管上顯示出來的問題，因為時是二十四進制的，自己想了很久也沒有辦法解決，后

11、來請教同學，經同學點撥，采用分段賦值的方法讓時的地高位分別顯示。覺得自己還是思維方式太狹窄，解決問題的方法太單一，以后要擴展思維，一條路行不通就換另一種方法，也許會更簡單?？偟膩碚f，本次設計受益匪淺，一方面鞏固了所學知識，另一方面對自己的思維方式也有一些反思。七、附錄電子表源程序：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;use ieee.std_logic_arith.all;entity dzb is port (clk:in std_logic; en:in std_logic; -置

12、數開關 p:in std_logic_vector(2 downto 0);-置數選擇 x:in std_logic_vector(3 downto 0);-置數值 sel:out std_logic_vector(2 downto 0); -掃描 d:out std_logic_vector(6 downto 0); end dzb;architecture behaver of dzb issignal t:std_logic; -計數單位，即1秒signal num:integer range 0 to 9;-置數值signal n:integer range 0 to 10; -數碼管

13、顯示值signal s0,s1,m0,m1,h0,h1:integer range 0 to 10;-秒，分，時signal h:integer range 0 to 23; signal c0,c1,c2,c3:std_logic; -進位信號signal w:std_logic_vector(2 downto 0); -位選begin-分頻-fenpin:process(clk) is variable count:std_logic_vector(9 downto 0); begin if clkevent and clk=1 then count:=count+1; end if; t

14、=count(9); end process; -秒低位-ss0:process(t) is begin if tevent and t=1 then if en=0 then if s0=9 then s0=0; c0=1; -進位 else s0=s0+1; c0=0; end if; elsif en=1 and p=001 then s0=num; end if; end if; end process;-秒高位-ss1:process(c0) is begin if c0event and c0=1 then if en=0 then if s1=5 then s1=0; c1=1;

15、 -進位 else s1=s1+1; c1=0; end if; elsif en=1 and p=010 then s1=num; end if; end if; end process;-分低位-mm0:process(c1) is begin if c1event and c1=1 then if en=0 then if m0=9 then m0=0; c2=1; -進位 else m0=m0+1; c2=0; end if; elsif en=1 and p=011 then m0=num; end if; end if; end process;-分高位-mm1:process(c

16、2) is begin if c2event and c2=1 then if en=0 then if m1=5 then m1=0; c3=1; -進位 else m1=m1+1; c3=0; end if; elsif en=1 and p=100 then m1=num; end if; end if; end process;-時-hh:process(c3,h) is begin if c3event and c3=1 then if h=23 then h=0; else hh1=0;h0h1=1;h0h1=2;h0null; end case; end process;-置數-zhizhu:process(x) is begin case x is when 000