數(shù)字日歷設計

1、 XXXXX學院EDA技術與應用實訓報告數(shù)字日歷設計學 號 XX 姓 名 XX 指導教師： xx 題目：數(shù)字日歷電路的設計1 概述通過EDA項目設計，使用Quartus軟件進行數(shù)字日歷電路的設計，能夠?qū)崿F(xiàn)最基本的日期，時間顯示功能，并在此基礎上進行相應的功能創(chuàng)新，使設計項目擁有更豐富的功能。1.1設計要求1.1.1設計任務用EDA的方法設計一個數(shù)字日歷1.1.2性能指標 用EDA實訓儀的I/O設備和PLD芯片實現(xiàn)數(shù)字日歷的設計。 數(shù)字日歷能夠顯示年、月、日、時、分和秒。 用EDA實訓儀上的8只八段數(shù)碼管分兩屏分別顯示年、月、日和時、分、秒，即在一定時間段內(nèi)顯示年、月、日（如20080101），

2、然后在另一時間段內(nèi)顯示時、分、秒（如00123625），兩個時間段能自動倒換。 數(shù)字日歷具有復位和校準年、月、日、時、分、秒的按鈕，但校年和校時同用一個按鈕，即在顯示年、月、日時用此按鈕校年，在顯示時、分、秒時則用此按鈕校時，依此類推。1.2總體設計基本原理及框圖1.2.1基本原理首先設計要實現(xiàn)年月日和時分秒的顯示，再設計定時和整點報時模塊，以及校準模塊。此外，還要使其具備星期顯示功能，則要設計星期模塊。最后，就是將這些底層模塊連接起來實現(xiàn)整體功能。那么，就需要控制模塊，校準模塊，顯示控制模塊等等。1.2.2總體框圖2 系統(tǒng)軟件設計分析2.1時分秒計時器模塊：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) / 日計時模塊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) /月計時模塊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 ) /年計時模塊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; /該月對應數(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;/閏年計算公式 else z=(qn+(qn/4)+(qn/400)-(qn/100)%7-1+qr+y)%7;/平年計算公式endmodule2.6報時模塊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和整點時彩燈亮起，蜂鳴器響 fLED=1; else fLED=0; if(off=1) f

15、LED=0; / 在任意時刻都可以關掉彩燈亮，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)測試(調(diào)試) 3.1 測試儀器與設備 裝有quartus軟件的計算機，EDA實驗箱一臺。3.2 性能指標測試系統(tǒng)能夠完成基礎功能即日期時間的計時顯示功能，并能實現(xiàn)報時，星期的顯示功能。3.2.1軟件測試時分秒仿真：

17、 如仿真所示：可以進行自動時分秒計數(shù)，并且在校準時，可以有效的進數(shù)。準確的實現(xiàn)時分秒計數(shù)功能。年月日仿真：仿真出程序可以進行正常的年月日自動計數(shù)功能，并且在校準有效時可以進行正確的進數(shù)，實現(xiàn)校準功能?？刂颇K仿真： 如圖所示：當k1,k2=0或3時，k會出現(xiàn)前8秒為0，后8秒為1的自動切換；當k1,k2=2時，k顯示為1；當k1,k2=1時，k會顯示為0。校準模塊仿真：如圖所示：當k=0時，顯示時分秒狀態(tài)，此時可以對時分秒進行校準；當k=1時，顯示年月日狀態(tài)，此時可以對年月日進行校準。報時模塊仿真： 如圖：整點0時0分0秒和7時0分0秒時LED會亮起（注：電路設計時是將蜂鳴器和LED并聯(lián)的，所

18、以是一起工作的，這里只進行一個輸出設計），起到整點報時的功能；在設定的鬧鐘7時1分時，LED工作（設計是進行1Hz的閃爍），起到鬧鐘功能，給off高電平時，關掉鬧鐘。星期模塊仿真：如圖為顯示年月日后對應的星期，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：仿真同時給定年月日和時分秒（包括輸入星期）輸入，在k=1時只顯示年月日；在k=0時只顯示星期和時分秒。整個日歷仿真測試： 在k1=0,k2=0和k1=1,k2=1兩種狀態(tài)時顯示每隔8秒進行年月日和時分秒的自動切換；在k1=1,k2=0時，只顯示年月日，并可以進行有效的校準；在k1=0,k2=

19、1時，只顯示年月日，并可以進行有效的校準；當?shù)竭_整點時蜂鳴器尖端性響起和LED會亮，當?shù)竭_定時間7時1分時會進行鬧鈴（蜂鳴器尖端性響起和LED會閃爍）；off=1時，會關掉鬧鈴。3.2.2硬件測試軟件仿真后，查看試驗箱手冊進行引腳鎖定： 將仿真測試好的程序通過計算機下載到試驗箱，進行硬件測試：3.3 結果分析 經(jīng)過程序設計，軟件測試和硬件測試日歷能夠完全實現(xiàn)預定設計的功能，因此設計成功完成。4 波形發(fā)生器的設計 設計函數(shù)發(fā)生器，可以通過兩個按鈕進行選擇輸出4個波形（鋸齒波、三角波、方波和正弦波）中的一個。4.1 設計原理框圖 如下設計原理圖，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，顯示鋸齒波；s1、s2為01時顯示三角波；s1