数字时钟小脚丫 FPGA板_秒表小脚丫

作者：小小林熬夜学编程 | 2024-06-12 21:34:09

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秒表小脚丫

首先明确试验任务，利用小脚丫板子进行数字时钟的设计，实验要求：能够完整正常的走时功能，能够完成时钟的调节加或者减，并且能够设置闹钟和整点报时，指示分秒的变化。

首先是整体的设计思路clk时钟信号，rst清零信号，key四个按键，switch四个开关，利用不同的按键和开关进行时钟的控制。

使用说明如下：

优点，不需要按键消抖

缺点，在调节时分秒时是一秒调节一次，过一秒加一，或者过一秒减一。

关于实验结果是没问题的，三色闪烁灯闪烁分别指示秒针和分针，一列长的闪烁灯闪烁指示整点报时和闹钟。

下面是主文件的代码。管脚分配如图。


 
module true5shuzishizhong(clk,rst,key,seg_led_1,seg_led_2,switch,led,rgb1,rgb2);
    input clk,rst; //时钟信号和清零信号
    input [2:0]key; //四个按键
    input [3:0]switch; //四个开关
    output reg [8:0] seg_led_1; //显示管1显示十位
    output reg [8:0] seg_led_2; //显示管2，显示个位
    output reg [7:0] led; //显示灯
    output reg [2:0] rgb1=3'b101; //三色灯
    output reg [2:0] rgb2=3'b010; //三色灯
    wire clk1;
    wire clk2;
    wire clk3;
    wire [2:0] key;
    reg [7:0] cntmiao;
    reg [7:0] cntfen;
    reg [7:0] cntxiaoshi;
    reg [8:0] seg [9:0];
    reg [7:0] setmiao;
    reg [7:0] setfen;
    reg [7:0] setxiaoshi;
    //此处产生秒分时的十位和个位
    //此处产生秒分时的调时闹钟
            divide1 #(.WIDTH(24),.N(12000000)) u1 (         //传递参数产生一秒钟
            .clk(clk),             //例化的端口信号都连接到定义好的信号
            .rst(rst),
            .clkout(clk1)
            );   
            divide1 #(.WIDTH(30),.N(720000000)) u2(         //传递参数产生一分钟
            .clk(clk),//例化的端口信号都连接到定义好的信号
            .rst(rst),
            .clkout(clk2)
            );   
           divide1 #(.WIDTH(6),.N(60)) u3 (         //传递参数产生一小时
            .clk(clk2),               //例化的端口信号都
            .rst(rst),
            .clkout(clk3)
            ); 
    reg [7:0] cntmiao1;
    reg [7:0] cntfen1;
    reg [7:0] cntxiaoshi1;
always @(posedge clk1 or negedge rst)        //产生60进制计数器
begin	//数码管显示要按照十进制的方式显示
	if(!rst) begin
	    cntmiao<=8'd0;
	    setmiao<=8'd0;
	    end
    else
    begin
    if(switch[0]==1)
			begin
				if(cntmiao[3:0] == 4'd9)	//个位满九？
					begin
						cntmiao[3:0] <= 4'd0;	//个位清零
						if(cntmiao[7:4] == 4'd5)	//十位满五？
							cntmiao[7:4] <= 4'd0;	//个位清零
						else
							cntmiao[7:4] <= cntmiao[7:4] + 1'b1;	//十位加一
					end
				else cntmiao[3:0] <= cntmiao[3:0] + 1'b1;	//个位加一
			end
    else if(switch[0]==0&&switch[1]==0&&switch[2]==0&&switch[3]==1 &&key[0]==0)//走时秒针加法
            begin
            if(cntmiao[3:0] == 4'd9)	//个位满九？
					begin
						cntmiao[3:0] <= 4'd0;	//个位清零
						if(cntmiao[7:4] == 4'd5 )	//十位满五？
							cntmiao[7:4] <= 4'd0;	//个位清零
						else
							cntmiao[7:4] <= cntmiao[7:4] + 1'b1;	//十位加一
					end
				else cntmiao[3:0] <= cntmiao[3:0] + 1'b1;	//个位加一
            end
    else if(switch[0]==0&&switch[1]==1&&switch[2]==1&&switch[3]==1 &&key[0]==0)//闹钟秒针加法
            begin
            if(setmiao[3:0] == 4'd9)	//个位满九？
					begin
						setmiao[3:0] <= 4'd0;	//个位清零
						if(setmiao[7:4] == 4'd5 )	//十位满五？
							setmiao[7:4] <= 4'd0;	//个位清零
						else
							setmiao[7:4] <= setmiao[7:4] + 1'b1;	//十位加一
					end
				else setmiao[3:0] <= setmiao[3:0] + 1'b1;	//个位加一
            end
    else if(switch[0]==0&&switch[1]==0&&switch[2]==1&&switch[3]==0 &&key[0]==0)//秒针减法
            begin
            if(cntmiao[3:0] == 4'd0)	//个位满九？
					begin
						cntmiao[3:0] <= 4'd9;	//个位清零
						if(cntmiao[7:4] == 4'd0 )	//十位满五？
							cntmiao[7:4] <= 4'd5;	//个位清零
						else
							cntmiao[7:4] <= cntmiao[7:4] - 1'b1;	//十位加一
					end
				else cntmiao[3:0] <= cntmiao[3:0] - 1'b1;	//个位加一
            end
    else if(switch[0]==0&&switch[1]==1&&switch[2]==1&&switch[3]==0 &&key[0]==0)//闹钟秒针加法
            begin
            if(setmiao[3:0] == 4'd0)	//个位满九？
					begin
						setmiao[3:0] <= 4'd9;	//个位清零
						if(setmiao[7:4] == 4'd0 )	//十位满五？
							setmiao[7:4] <= 4'd5;	//个位清零
						else
							setmiao[7:4] <= setmiao[7:4] - 1'b1;	//十位加一
					end
				else setmiao[3:0] <= setmiao[3:0] - 1'b1;	//个位加一
            end
    else begin
        cntmiao<=cntmiao;
        setmiao<=setmiao;
    end
	end
end
always @(posedge clk1 or negedge rst)        //产生60进制计数器
	begin	//数码管显示要按照十进制的方式显示
	if(!rst) begin
	    cntfen<=8'd0;
	    setfen<=8'd0;
	    end
    else begin
    if(switch[0]==1&&cntmiao[3:0]==4'd9)
			begin
            if(cntmiao[7:4]==4'd5)
				if(cntfen[3:0] == 4'd9)	//个位满九？
					begin
						cntfen[3:0] <= 4'd0;	//个位清零
						if(cntfen[7:4] == 4'd5 )	//十位满五？
							cntfen[7:4] <= 4'd0;	//个位清零
						else
							cntfen[7:4] <= cntfen[7:4] + 1'b1;	//十位加一
					end
				else cntfen[3:0] <= cntfen[3:0] + 1'b1;	//个位加一
			end
    else if(switch[0]==0&&switch[1]==0&&switch[2]==0&&switch[3]==1&&key[1]==0)//走时秒针加法
            begin
            if(cntfen[3:0] == 4'd9)	//个位满九？
					begin
						cntfen[3:0] <= 4'd0;	//个位清零
						if(cntfen[7:4] == 4'd5 )	//十位满五？
							cntfen[7:4] <= 4'd0;	//个位清零
						else
							cntfen[7:4] <= cntfen[7:4] + 1'b1;	//十位加一
					end
				else cntfen[3:0] <= cntfen[3:0] + 1'b1;	//个位加一
            end
    else if(switch[0]==0&&switch[1]==1&&switch[2]==1&&switch[3]==1&&key[1]==0)//闹钟秒针加法
            begin
            if(setfen[3:0] == 4'd9)	//个位满九？
					begin
						setfen[3:0] <= 4'd0;	//个位清零
						if(setfen[7:4] == 4'd5 )	//十位满五？
							setfen[7:4] <= 4'd0;	//个位清零
						else
							setfen[7:4] <= setfen[7:4] + 1'b1;	//十位加一
					end
				else setfen[3:0] <= setfen[3:0] + 1'b1;	//个位加一
            end
    else if(switch[0]==0&&switch[1]==0&&switch[2]==1&&switch[3]==0&&key[1]==0)//秒针减法
            begin
            if(cntfen[3:0] == 4'd0)	//个位满九？
					begin
						cntfen[3:0] <= 4'd9;	//个位清零
						if(cntfen[7:4] == 4'd0 )	//十位满五？
							cntfen[7:4] <= 4'd5;	//个位清零
						else
							cntfen[7:4] <= cntfen[7:4] - 1'b1;	//十位加一
					end
				else cntfen[3:0] <= cntfen[3:0] - 1'b1;	//个位加一
            end
    else if(switch[0]==0&&switch[1]==1&&switch[2]==1&&switch[3]==0&&key[1]==0)//闹钟秒针加法
            begin
            if(setfen[3:0] == 4'd0)	//个位满九？
					begin
						setfen[3:0] <= 4'd9;	//个位清零
						if(setfen[7:4] == 4'd0 )	//十位满五？
							setfen[7:4] <= 4'd5;	//个位清零
						else
							setfen[7:4] <= setfen[7:4] - 1'b1;	//十位加一
					end
				else setfen[3:0] <= setfen[3:0] - 1'b1;	//个位加一
            end
    else begin
        cntfen<=cntfen;
        setfen<=setfen;
    end
	end
	end
always @(posedge clk1 or negedge rst)        //产生60进制计数器
	begin	//数码管显示要按照十进制的方式显示
	if(!rst) begin
	    cntxiaoshi<=8'd0;
	    setxiaoshi<=8'd0;
	    end
    else begin
    if(switch[0]==1&& cntfen[3:0]==4'd9)
    begin
        if(cntfen[7:4]==4'd5 )
            if(cntmiao[7:4]==4'd5)
                if(cntmiao[3:0]==4'd9)
				    if(cntxiaoshi[3:0] == 4'd9)	//个位满九？
					begin
						cntxiaoshi[3:0] <= 4'd0;	//个位清零
						if(cntxiaoshi[7:4] == 4'd5 )	//十位满五？
							cntxiaoshi[7:4] <= 4'd0;	//个位清零
						else
							cntxiaoshi[7:4] <= cntxiaoshi[7:4] + 1'b1;	//十位加一
					end
				else cntxiaoshi[3:0] <= cntxiaoshi[3:0] + 1'b1;	//个位加一
			end
    else if(switch[0]==0&&switch[1]==0&&switch[2]==0&&switch[3]==1 && key[2]==0)//走时秒针加法
            begin
            if(cntxiaoshi[3:0] == 4'd9)	//个位满九？
					begin
						cntxiaoshi[3:0] <= 4'd0;	//个位清零
						if(cntxiaoshi[7:4] == 4'd5 )	//十位满五？
							cntxiaoshi[7:4] <= 4'd0;	//个位清零
						else
							cntxiaoshi[7:4] <= cntxiaoshi[7:4] + 1'b1;	//十位加一
					end
				else cntxiaoshi[3:0] <= cntxiaoshi[3:0] + 1'b1;	//个位加一
            end
    else if(switch[0]==0&&switch[1]==1&&switch[2]==1&&switch[3]==1 && key[2]==0)//闹钟秒针加法
            begin
            if(setxiaoshi[3:0] == 4'd9)	//个位满九？
					begin
						setxiaoshi[3:0] <= 4'd0;	//个位清零
						if(setxiaoshi[7:4] == 4'd5 )	//十位满五？
							setxiaoshi[7:4] <= 4'd0;	//个位清零
						else
							setxiaoshi[7:4] <= setxiaoshi[7:4] + 1'b1;	//十位加一
					end
				else setxiaoshi[3:0] <= setxiaoshi[3:0] + 1'b1;	//个位加一
            end
    else if(switch[0]==0&&switch[1]==0&&switch[2]==1&&switch[3]==0 && key[2]==0)//秒针减法
            begin
            if(cntxiaoshi[3:0] == 4'd0)	//个位满九？
					begin
						cntxiaoshi[3:0] <= 4'd9;	//个位清零
						if(cntxiaoshi[7:4] == 4'd0 )	//十位满五？
							cntxiaoshi[7:4] <= 4'd5;	//个位清零
						else
							cntxiaoshi[7:4] <= cntxiaoshi[7:4] - 1'b1;	//十位加一
					end
				else cntxiaoshi[3:0] <= cntxiaoshi[3:0] - 1'b1;	//个位加一
            end
    else if(switch[0]==0&&switch[1]==1&&switch[2]==1&&switch[3]==0&&key[2]==0)//闹钟秒针加法
            begin
            if(setxiaoshi[3:0] == 4'd0)	//个位满九？
					begin
						setxiaoshi[3:0] <= 4'd9;	//个位清零
						if(setxiaoshi[7:4] == 4'd0 )	//十位满五？
							setxiaoshi[7:4] <= 4'd5;	//个位清零
						else
							setxiaoshi[7:4] <= setxiaoshi[7:4] - 1'b1;	//十位加一
					end
			else setxiaoshi[3:0] <= setxiaoshi[3:0] - 1'b1;	//个位加一
            end
    else begin
        cntxiaoshi<=cntxiaoshi;
        setxiaoshi<=setxiaoshi;
    end
	end
end
 
   initial                                                      //initial和always不同，其中语句只执行一次
    begin
          seg[0] = 9'h3f;                                           //对存储器中第一个数赋值9'b00_0011_1111,相当于共阴极接地，DP点变低不亮，7段显示数字  0
          seg[1] = 9'h06;                                           //7段显示数字  1
          seg[2] = 9'h5b;                                           //7段显示数字  2
          seg[3] = 9'h4f;                                           //7段显示数字  3
          seg[4] = 9'h66;                                           //7段显示数字  4
          seg[5] = 9'h6d;                                           //7段显示数字  5
          seg[6] = 9'h7d;                                           //7段显示数字  6
          seg[7] = 9'h07;                                           //7段显示数字  7
          seg[8] = 9'h7f;                                           //7段显示数字  8
          seg[9] = 9'h6f;                                           //7段显示数字  9
     end
always @(posedge clk1)//显示模块分别对应着走时的秒分时和闹钟的秒分时
begin
    if(switch[0]==1&&switch[1]==0&&switch[2]==1&&switch[3]==1)
    begin
        seg_led_1<=seg[cntmiao[7:4]];
        seg_led_2<=seg[cntmiao[3:0]];
    end
    else if(switch[0]==1&&switch[1]==1&&switch[2]==0&&switch[3]==0)
    begin
        seg_led_1<=seg[cntfen[7:4]];
        seg_led_2<=seg[cntfen[3:0]];
    end
    else if(switch[0]==1&&switch[1]==1&&switch[2]==0&&switch[3]==1)
    begin
        seg_led_1<=seg[cntxiaoshi[7:4]];
        seg_led_2<=seg[cntxiaoshi[3:0]];
    end
    else if(switch[0]==1&&switch[1]==0&&switch[2]==0&&switch[3]==0)
    begin
        seg_led_1<=seg[setmiao[7:4]];
        seg_led_2<=seg[setmiao[3:0]];
    end
    else if(switch[0]==1&&switch[1]==1&&switch[2]==1&&switch[3]==0)
    begin
        seg_led_1<=seg[setfen[7:4]];
        seg_led_2<=seg[setfen[3:0]];
    end
    else if(switch[0]==1&&switch[1]==1&&switch[2]==1&&switch[3]==1)
    begin
        seg_led_1<=seg[setxiaoshi[7:4]];
        seg_led_2<=seg[setxiaoshi[3:0]];
    end
end
always @(posedge clk1)//闹钟闪烁
begin
    if(setfen == cntfen && setxiaoshi==cntxiaoshi)
    begin
            
            led<=~led;
    end  
    else if(cntfen==8'd0)
            led<=~led;
    else
    begin
            led<=8'b 11111111;
    end
end
always @(posedge clk1)//三色灯闪烁显示秒的频率
begin
    rgb1<=~rgb1;
end
always @(posedge clk2)//三色灯闪烁显示分的频率
begin
    rgb2<=~rgb2;
end
endmodule

在主函数中提到的函数名如下，懒得自己写了用的小脚丫官网的代码。


module divide1 #
(								
parameter	WIDTH	=	24,		//计数器的位数，计数的最大值为 2**(WIDTH-1)
parameter	N		=	12_000_000		//分频系数，确保 N<2**(WIDTH-1)
)
(
input		clk,		
input		rst,		
output		clkout		
);
reg	[WIDTH-1:0]	cnt_p,cnt_n;	//cnt_p为上升沿触发时的计数器，cnt_n为下降沿触发时的计数器
reg	clk_p,clk_n;	//clk_p为上升沿触发时分频时钟，clk_n为下降沿触发时分频时钟
 
/**********上升沿触发部分**************************************/
//上升沿触发时计数器的控制
always @(posedge clk or negedge rst) begin		
		if(!rst)
			cnt_p <= 1'b0;
		else if(cnt_p == (N-1))
			cnt_p <= 1'b0;
		else 
			cnt_p <= cnt_p + 1'b1;		
	end
//上升沿触发的分频时钟输出
always @(posedge clk or negedge rst)
	begin
		if(!rst)
			clk_p <= 1'b0;
		else if(cnt_p < (N>>1))			
			clk_p <= 1'b0;
		else 
			clk_p <= 1'b1;		
	end
/*****************下降沿触发部分**************************************/
//下降沿触发时计数器的控制        	
always @(negedge clk or negedge rst)
	begin
		if(!rst)
			cnt_n <= 1'b0;
		else if(cnt_n == (N-1))
			cnt_n <= 1'b0;
		else 
			cnt_n <= cnt_n + 1'b1;
	end
//下降沿触发的分频时钟输出，和clk_p相差半个clk时钟
always @(negedge clk or negedge rst)
	begin
		if(!rst)
			clk_n <= 1'b0;
		else if(cnt_n < (N>>1))  
			clk_n <= 1'b0;
		else 
			clk_n <= 1'b1;	//得到的分频时钟正周期比负周期多一个clk时钟
	end
/*************************************************************************/
wire	clk1 = clk;				//当N=1时，直接输出clk
wire	clk2 = clk_p;			//当N为偶数也就是N的最低位为0，N[0]=0，输出clk_p
wire	clk3 = clk_p & clk_n;	//当N为奇数也就是N最低位为1，N[0]=1，输出clk_p&clk_n。
 
assign clkout = (N==1)? clk1:(N[0]? clk3:clk2);	
endmodule

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数字时钟 小脚丫 FPGA板_秒表小脚丫

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