数字时钟——FPGA_仿真器频率fpgazl设置

作者：我家小花儿 | 2024-08-17 16:16:41

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仿真器频率fpgazl设置

提示：文章写完后，目录可以自动生成，如何生成可参考右边的帮助文档

文章目录

设计要求
一、如何分频（即生成想要频率的时钟信号）？
二、利用视觉暂留
三、数码管显示数字原理
四、设计流程
五、板上实现
总结

设计要求

用FPGA实现一个数字时钟——用veirlog语言

一、如何分频（即生成想要频率的时钟信号）？

源时钟信号 clk 的频率为：f=50MHz
假设想要得到时钟信号 clk_1 频率为：f1
用一个寄存器变量 count 记录 clk 的 x 个时钟上升沿
此时，clk 进行了 x 个周期
令 clk_1 反转（即clk_1<=~clk_1）,相当于 clk_1 进行了二分之一个周期
所以可以得出： x=f/(2*f1)

二、利用视觉暂留

来自百科：物体在快速运动时, 当人眼所看到的影像消失后，人眼仍能继续保留其影像0.1-0.4秒左右的图像，这种现象被称为视觉暂留现象。是人眼具有的一种性质。人眼观看物体时，成像于视网膜上，并由视神经输入人脑，感觉到物体的像。但当物体移去时，视神经对物体的印象不会立即消失，而要延续0.1 -0.4秒的时间，人眼的这种性质被称为"眼睛的视觉暂留"。

也就是说，只要使FPGA上的六个数码管轮流亮起（并且同一个数码管亮起的时间间隔小于视觉暂留时间），就可以实现“动态”。

三、数码管显示数字原理

其中，高位到低位依次是：DP_G F E _D C B A，共阴极数码管——输入为高电平亮！

下图为，共阴极数码管的编码表

四、设计流程

所需端口以及变量定义


input clk;   //系统时钟频率50MHz
output [5:0]wei;    //片选数码管
output [7:0]duan;   //段选发光二极管
reg[5:0]wei;
reg[7:0]duan;
 
integer count;  //计数实现1Hz的时钟clk_1hz
reg clk_1hz;    //计时时钟
integer count2; //计数实现扫描时钟clk_scan->利用视觉暂留实现动态
reg clk_scan;  //扫描时钟
reg [2:0]select;   //用于扫描时选择显示位码
 
reg[3:0]sec_ge;     //秒的个位BCD码 0~9
reg[2:0]sec_shi;    //秒的十位BCD码 0~5
reg[3:0]min_ge;     //分的个位BCD码 0~9
reg[2:0]min_shi;    //分的十位BCD码 0~5
//reg[1:0]hour_ge;    //时的个位 0~3
reg[3:0] hour_ge;   //时的十位 0~9  (也表达0~3)
reg[1:0]hour_shi;   //时的十位 0~2

产生频率为1的累计时钟信号


//生成1Hz的时钟clk_1hz
always@(posedge clk)
begin
    if(count==25000000)
        begin
            count<=0;
            clk_1hz<=~clk_1hz;
        end
    else
        count<=count+1'b1;   
end

秒、分、时各个位数的累加


//秒、分、时 各个位数的累加
always @(posedge clk_1hz)//秒分时各位累加功能进程
begin
    if(sec_ge==4'b1001)   //秒的个位等于9
    begin
             sec_ge<=4'b0000;
             if(sec_shi==3'b101)  //秒的十位等于5
             begin
                     sec_shi<=3'b000;
                     if(min_ge==4'b1001)    //分的个位等于9
                     begin
                            min_ge<=4'b0000;
                            if(min_shi==3'b101)     //分的十位等于5
                            begin
                                min_shi<=3'b000;
                                if(hour_shi==2'b00)     //时的十位等于0
                                begin
                                     if(hour_ge==4'b1001)       //时的个位等于9
                                        begin
                                            hour_ge<=0;
                                            hour_shi<=hour_shi+1'b1;
                                        end
                                     else 
                                         hour_ge<=hour_ge+1'b1;                                  
                                end
                                else
                                    if(hour_shi==2'b01)     //判断 时的十位等于1
                                    begin
                                        if(hour_ge==4'b1001)       //判断 时的十位等于9
                                        begin
                                            hour_ge<=0;
                                            hour_shi<=hour_shi+1'b1;
                                        end
                                    end
                                    else    //时的十位不等于0，也不等于1， 即等于2
                                        if(hour_ge==4'b0011)        //判断 时的个位等于3
                                        begin
                                            hour_ge<=0;
                                            hour_shi<=0;
                                        end
                                        else
                                            hour_ge<=hour_ge+1'b1;
                            end
                            else
                                min_shi<=min_shi+1'b1;
                     end
                     else
                        min_ge<=min_ge+1'b1;
             end
             else
                 sec_shi<=sec_shi+1'b1;
    end
      
    else
     sec_ge<=sec_ge+1'b1;
end

产生数码管扫描时钟信号


//产生数码管扫描时钟
always @(posedge clk)
begin
   if(count2==10000)
   //if(count2==25000000) //测试视觉暂留
     begin
     count2<=0;
     clk_scan<=~clk_scan;
     end
   else
     count2<=count2+1;
end

扫描时实现片选，以便利用视觉暂留


//扫描时实现片选   视觉暂留
always @(posedge clk_scan)
 begin 
     if(select==3'b110)
     select<=3'b000;
     else
     select<=select+1'b1;
     
 end

显示数字（注意分隔点DP的点亮与否）


//显示数字
always @(sec_ge or sec_shi or min_ge or min_shi or hour_ge or hour_shi or select)//敏感信号列表
 begin 
   if(select==3'b001)
   begin
   wei<=6'b111110;//秒个位数显示      不显示点
   case(sec_ge)
       4'b0000:begin duan<=8'b0_011_1111;end     // 显示0
       4'b0001:begin duan<=8'b0_000_0110;end     // 显示1
       4'b0010:begin duan<=8'b0_101_1011;end     // 显示2
       4'b0011:begin duan<=8'b0_100_1111;end     // 显示3
       4'b0100:begin duan<=8'b0_110_0110;end     // 显示4
       4'b0101:begin duan<=8'b0_110_1101;end     // 显示5
       4'b0110:begin duan<=8'b0_111_1101;end     // 显示6
       4'b0111:begin duan<=8'b0_000_0111;end     // 显示7
       4'b1000:begin duan<=8'b0_111_1111;end     // 显示8
       4'b1001:begin duan<=8'b0_110_1111;end     // 显示9
       default duan<=8'bx;
   endcase
   end
   
   else if(select==3'b010)
   begin
   wei<=6'b111101;//秒十位数显示      不显示点
   case(sec_shi)
       3'b000:duan<=8'b0_011_1111;     // 显示0
       3'b001:duan<=8'b0_000_0110;     // 显示1
       3'b010:duan<=8'b0_101_1011;     // 显示2
       3'b011:duan<=8'b0_100_1111;     // 显示3
       3'b100:duan<=8'b0_110_0110;     // 显示4
       3'b101:duan<=8'b0_110_1101;     // 显示5
       //3'b110:duan<=8'b1111_1101;     // 显示6
       default duan<=8'bx;
   endcase
   end
   
   else if(select==3'b011)
   begin
   wei<=6'b111011;//分钟个位数显示数字   显示点
   case(min_ge)
      4'b0000:begin duan<=8'b1_011_1111;end     // 显示0
      4'b0001:begin duan<=8'b1_000_0110;end     // 显示1
      4'b0010:begin duan<=8'b1_101_1011;end     // 显示2
      4'b0011:begin duan<=8'b1_100_1111;end     // 显示3
      4'b0100:begin duan<=8'b1_110_0110;end     // 显示4
      4'b0101:begin duan<=8'b1_110_1101;end     // 显示5
      4'b0110:begin duan<=8'b1_111_1101;end     // 显示6
      4'b0111:begin duan<=8'b1_000_0111;end     // 显示7
      4'b1000:begin duan<=8'b1_111_1111;end     // 显示8
      4'b1001:begin duan<=8'b1_110_1111;end     // 显示9
      default duan<=8'bx;
   endcase
   end
   
   else if(select==3'b100)
   begin
   wei<=6'b110111;//分钟十位数显示     不显示点
   case(min_shi)
          3'b000:duan<=8'b0_011_1111;     // 显示0
          3'b001:duan<=8'b0_000_0110;     // 显示1
          3'b010:duan<=8'b0_101_1011;     // 显示2
          3'b011:duan<=8'b0_100_1111;     // 显示3
          3'b100:duan<=8'b0_110_0110;     // 显示4
          3'b101:duan<=8'b0_110_1101;     // 显示5
          //3'b110:duan<=8'b1111_1101;     // 显示6
          default duan<=8'bx;
   endcase
   end
   
   else if(select==3'b101)
   begin
   wei<=6'b101111;//时钟个位数显示     显示点
   case(hour_ge)
      4'b0000:begin duan<=8'b1_011_1111;end     // 显示0
      4'b0001:begin duan<=8'b1_000_0110;end     // 显示1
      4'b0010:begin duan<=8'b1_101_1011;end     // 显示2
      4'b0011:begin duan<=8'b1_100_1111;end     // 显示3
      4'b0100:begin duan<=8'b1_110_0110;end     // 显示4
      4'b0101:begin duan<=8'b1_110_1101;end     // 显示5
      4'b0110:begin duan<=8'b1_111_1101;end     // 显示6
      4'b0111:begin duan<=8'b1_000_0111;end     // 显示7
      4'b1000:begin duan<=8'b1_111_1111;end     // 显示8
      4'b1001:begin duan<=8'b1_110_1111;end     // 显示9
      default duan<=8'bx;
   endcase
   end
   
   else 
   begin
   wei<=6'b011111;//时钟十位数显示     不显示点
   case(hour_shi)
       3'b000:duan<=8'b0_011_1111;     // 显示0
       3'b001:duan<=8'b0_000_0110;     // 显示1
       3'b010:duan<=8'b0_101_1011;     // 显示2
       default duan<=8'bx;
   endcase
   end
end

五、板上实现

补充：初始化数据——测试功能是否完善


//初始化:从 23 ：59 ：54 开始计时，测试功能
initial
begin
    hour_shi<=2;
    hour_ge<=3;
    min_shi<=5;
    min_ge<=9;
    sec_shi<=5;
    sec_ge<=4;
end

总结

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