基于FPGA的簡易電子鐘

趙穎 李永康 蘇巖淇 薛玲月 楊熠欣 劉立波

摘要：為了實現(xiàn)簡易電子鐘的功能，以FPGA應(yīng)用設(shè)計為基礎(chǔ)，使用Verilog HDL 語言編寫并且使用Quartus Ⅱ進(jìn)行仿真。本設(shè)計包含計時模塊、譯碼顯示模塊，實現(xiàn)設(shè)計功能且驗收效果良好。

關(guān)鍵詞：簡易電子鐘；Verilog；FPGA

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）10-0206-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

電子鐘已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚谋匦杵?，廣泛應(yīng)用于個人家庭、辦公室、劇場等公共場所，鐘表的數(shù)字化給人們的生活、工作、學(xué)習(xí)、娛樂等帶來了極大的方便。電子鐘相比于老式鐘表能夠更加精準(zhǔn)，而且大幅度地提高了鐘表以前的報時功能。比如，定時自動報警系統(tǒng)、按時自動打鈴系統(tǒng)、定時廣播等所有這些功能，都是以電子鐘為基礎(chǔ)的。因此，電子鐘對于人們來說有著非常重要、現(xiàn)實的意義。

1 原理

Verilog是廣泛應(yīng)用的硬件描述語言，可以用于硬件設(shè)計流程的建模、綜合、模擬等多個階段。

1.1 計時模塊

模塊功能正常計時，即每秒讀一次數(shù)，則秒表加1，如果秒計時滿60，則進(jìn)1給分計時；若分計時滿60，則進(jìn)1給小時計時；若小時計時滿12，則清零。從功能上來說分別為模60計數(shù)器，模60計數(shù)器以及模12計數(shù)器。如圖1所示。

1.2 譯碼顯示模塊

如下圖，為3-8譯碼器的原理圖以及真值表，3個輸入位a[2：0]可能會出現(xiàn)8種情況為：000、001、010、011、100、101、110、111，這樣就可以控制8個輸出位 y[7：0]相對應(yīng)的某1位輸出為“0”。如圖2所示。

4 仿真

如圖7所示：

通過仿真波形圖能夠看出，當(dāng)q[15…12]為小時的十位，q[11…8]為小時的個位時分別計數(shù)0001、0010（即12），而q[7…4]為分的十位，q[3…0]為分的個位分別計數(shù)0101、1001（即59）時，在下一個時鐘CLK的作用下計時器翻轉(zhuǎn)到01時00分，然后，計數(shù)器繼續(xù)自然的遞增累加計數(shù)，完成小時計數(shù)器“12翻1”，分計數(shù)器為8421BCD碼60進(jìn)制計數(shù)器的計時功能。設(shè)計及仿真結(jié)果符合設(shè)計要求，達(dá)到預(yù)期的效果。

5 驗證

驗證數(shù)據(jù) 如表3所示：

6 總結(jié)

在幾周的時間里，本設(shè)計最終順利完成，其功能可以基本實現(xiàn)。在實驗中遇到的問題通過上網(wǎng)查找資料、翻閱書籍也基本解決。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳賾.CPLD/FPGA與ASIC設(shè)計實驗教程[M].2版.北京：科學(xué)出版社，2010.

【通聯(lián)編輯：唐一東】