• 基于FPGA的电子万年历设计

    1.软件版本

    quartusii12.1

    2.系统描述

    系统的整个结构框图：

     然后，设置控制输入有5个脚，分析功能如下所示：

    i_Function_Controller=0；显示年月日

    i_sel：选择需要调整的某位数字。

    i_set：计数器，调整需要调整的位置的数字。

    具体调整的时候，首先选择i_sel，按键按一下，需要调整的位置会移动一次，然后移动到需要调整的位置上，然后松开i_sel，然后按下i_set，调整显示的数字。

    i_run：不使用

    i_Function_Controller=1；显示时间，小时，分，秒

    i_sel：

    i_set：

    i_run：

    正常工作的时候，上面三个设置分别输入0,0,1

    当需要调整时间的时候，设置i_run=0，然后设置i_sel，选择对应的需要调整的数字位，然后设置i_set，设置具体的值，其中秒位置，如果设置i_set。那么秒直接清零。

    注意，因为时间部分计数到24小时的时候，年月日才被加1，所以在年月日这里i_run不使用，他是靠日期模块来驱动的。

    i_Function_Controller=2；闹钟设置模块

    i_sel：

    i_set：

    i_run：不使用，

    通过设置i_sel，选择需要被设置的数字位，然后通过i_set进行闹钟的设置。

    i_Function_Controller=3；秒表的控制

    i_sel：清零

    i_set：暂停

    i_run：开始秒表计时

    整体的结构如下所示：

    3.部分源码

    1. `timescale 1ns / 1ps
    2.  
    3. module tops(
    4.             i_clk,
    5. 				i_rst,
    6. 				i_Function_Controller,
    7. 				i_sel,
    8. 				i_set,
    9. 	         i_run,
    10. 				o_Num1,
    11. 				o_Num2,
    12. 				o_Num3,
    13. 				o_Num4,
    14. 				o_Num5,
    15. 				o_Num6,
    16. 				o_Num7,
    17. 				o_Num8,
    18. 				o_digit,
    19. 				o_en
    20. 	        );
    21.  
    22. input      i_clk;
    23. input      i_rst;
    24. input[1:0] i_Function_Controller;
    25. input      i_sel;
    26. input      i_set;
    27. input      i_run;
    28. output[3:0]o_Num1;
    29. output[3:0]o_Num2;
    30. output[3:0]o_Num3;
    31. output[3:0]o_Num4;	
    32. output[3:0]o_Num5;
    33. output[3:0]o_Num6;
    34. output[3:0]o_Num7;
    35. output[3:0]o_Num8;	
    36. output[7:0]o_digit;
    37. output[7:0]o_en;
    38.  
    39.  
    40. wire Clock_mb;
    41. wire Clock;
    42.  
    43. clock_div clock_div_u(
    44.     .i_clk    (i_clk), 
    45.     .i_rst    (i_rst), 
    46.     .i_sel    (1'b0), 
    47.     .o_clock1 (Clock_mb), 
    48.     .o_clock2 (Clock)
    49.     );
    50.  
    51.  
    52.  
    53. //======================================================================
    54. wire CLK_Year;
    55. wire[3:0]ym_Num1;
    56. wire[3:0]ym_Num2;
    57. wire[3:0]ym_Num3;
    58. wire[3:0]ym_Num4;	
    59. wire[3:0]ym_Num5;
    60. wire[3:0]ym_Num6;
    61. wire[3:0]ym_Num7;
    62. wire[3:0]ym_Num8;
    63. year_month year_month_u(
    64. 							   .i_clk  (CLK_Year), 
    65. 							   .i_rst  (i_rst), 
    66. 							   .i_sel  (i_sel), 
    67. 							   .i_set  (i_set), 
    68. 							   .o_Num1 (ym_Num1), 
    69. 							   .o_Num2 (ym_Num2), 
    70. 							   .o_Num3 (ym_Num3), 
    71. 							   .o_Num4 (ym_Num4), 
    72. 							   .o_Num5 (ym_Num5), 
    73. 							   .o_Num6 (ym_Num6), 
    74. 							   .o_Num7 (ym_Num7), 
    75. 							   .o_Num8 (ym_Num8)
    76. 							 );
    77.  
    78.  
    79. //======================================================================
    80. wire[3:0]tm_Num1;
    81. wire[3:0]tm_Num2;
    82. wire[3:0]tm_Num3;
    83. wire[3:0]tm_Num4;	
    84. wire[3:0]tm_Num5;
    85. wire[3:0]tm_Num6;
    86. wire[3:0]tm_Num7;
    87. wire[3:0]tm_Num8;
    88. times times_u(
    89.     .i_clk      (Clock), 
    90.     .i_rst      (i_rst), 
    91.     .i_run      (i_run), 
    92.     .i_sel      (i_sel), 
    93.     .i_set      (i_set), 
    94.     .o_Num1     (tm_Num1), 
    95.     .o_Num2     (tm_Num2), 
    96.     .o_Num3     (tm_Num3), 
    97.     .o_Num4     (tm_Num4), 
    98.     .o_Num5     (tm_Num5), 
    99.     .o_Num6     (tm_Num6), 
    100.     .o_CLK_Year (CLK_Year), 
    101.     .CNT        ()
    102.     );
    103. 	 
    104. assign tm_Num7 = 4'd0;
    105. assign tm_Num8 = 4'd0;
    106.  
    107.  
    108. //======================================================================
    109. wire[3:0]be_Num1;
    110. wire[3:0]be_Num2;
    111. wire[3:0]be_Num3;
    112. wire[3:0]be_Num4;	
    113. wire[3:0]be_Num5;
    114. wire[3:0]be_Num6;
    115. wire[3:0]be_Num7;
    116. wire[3:0]be_Num8;
    117.  
    118. beer beer_u(
    119.     .i_clk  (Clock), 
    120.     .i_rst  (i_rst), 
    121.     .i_sel  (i_sel), 
    122.     .i_set  (i_set), 
    123.     .i_N1   (tm_Num3), 
    124.     .i_N2   (tm_Num4), 
    125.     .i_N3   (tm_Num5), 
    126.     .i_N4   (tm_Num6), 
    127.     .o_N1   (be_Num3), 
    128.     .o_N2   (be_Num4), 
    129.     .o_N3   (be_Num5), 
    130.     .o_N4   (be_Num6), 
    131.     .o_bear (o_bear)
    132.     );
    133. assign be_Num1 = 4'd0;
    134. assign be_Num2 = 4'd0;
    135. assign be_Num7 = 4'd0;
    136. assign be_Num8 = 4'd0;
    137.  
    138.  
    139.  
    140.  
    141. //======================================================================
    142. wire[3:0]mb_Num1;
    143. wire[3:0]mb_Num2;
    144. wire[3:0]mb_Num3;
    145. wire[3:0]mb_Num4;	
    146. wire[3:0]mb_Num5;
    147. wire[3:0]mb_Num6;
    148. wire[3:0]mb_Num7;
    149. wire[3:0]mb_Num8;
    150. miaobiao miaobiao_u(
    151.     .i_clk   (Clock_mb), 
    152.     .i_rst   (i_rst), 
    153.     .i_run   (i_run), 
    154.     .i_pause (i_set), 
    155.     .i_clear (i_sel), 
    156.     .o_Num1  (mb_Num1), 
    157.     .o_Num2  (mb_Num2), 
    158.     .o_Num3  (mb_Num3), 
    159.     .o_Num4  (mb_Num4), 
    160.     .o_Num5  (mb_Num5), 
    161.     .o_Num6  (mb_Num6)
    162.     );
    163. assign mb_Num7 = 4'd0;
    164. assign mb_Num8 = 4'd0;
    165.  
    166.  
    167.  
    168. //=====================================================================
    169. reg[3:0]o_Num1;
    170. reg[3:0]o_Num2;
    171. reg[3:0]o_Num3;
    172. reg[3:0]o_Num4;	
    173. reg[3:0]o_Num5;
    174. reg[3:0]o_Num6;
    175. reg[3:0]o_Num7;
    176. reg[3:0]o_Num8;	
    177. always @(posedge i_clk or posedge i_rst)
    178. begin
    179.      if(i_rst)
    180. 	  begin
    181. 	  o_Num1 <= 4'd0;
    182. 	  o_Num2 <= 4'd0;
    183. 	  o_Num3 <= 4'd0;
    184. 	  o_Num4 <= 4'd0;
    185. 	  o_Num5 <= 4'd0;
    186. 	  o_Num6 <= 4'd0;
    187. 	  o_Num7 <= 4'd0;
    188. 	  o_Num8 <= 4'd0;
    189. 	  end
    190. else begin
    191.           if(i_Function_Controller == 2'b00)
    192. 			 begin
    193. 	       o_Num1 <= ym_Num1;
    194. 	       o_Num2 <= ym_Num2;
    195. 	       o_Num3 <= ym_Num3;
    196. 	       o_Num4 <= ym_Num4;
    197. 	       o_Num5 <= ym_Num5;
    198. 	       o_Num6 <= ym_Num6;
    199. 	       o_Num7 <= ym_Num7;
    200. 	       o_Num8 <= ym_Num8;
    201. 			 end
    202.           if(i_Function_Controller == 2'b01)
    203. 			 begin
    204. 	       o_Num1 <= tm_Num1;
    205. 	       o_Num2 <= tm_Num2;
    206. 	       o_Num3 <= tm_Num3;
    207. 	       o_Num4 <= tm_Num4;
    208. 	       o_Num5 <= tm_Num5;
    209. 	       o_Num6 <= tm_Num6;
    210. 	       o_Num7 <= tm_Num7;
    211. 	       o_Num8 <= tm_Num8;			 
    212. 			 end
    213.           if(i_Function_Controller == 2'b10)
    214. 			 begin
    215. 	       o_Num1 <= be_Num1;
    216. 	       o_Num2 <= be_Num2;
    217. 	       o_Num3 <= be_Num3;
    218. 	       o_Num4 <= be_Num4;
    219. 	       o_Num5 <= be_Num5;
    220. 	       o_Num6 <= be_Num6;
    221. 	       o_Num7 <= be_Num7;
    222. 	       o_Num8 <= be_Num8;				 
    223. 			 end		
    224.           if(i_Function_Controller == 2'b11)
    225. 			 begin
    226. 	       o_Num1 <= mb_Num1;
    227. 	       o_Num2 <= mb_Num2;
    228. 	       o_Num3 <= mb_Num3;
    229. 	       o_Num4 <= mb_Num4;
    230. 	       o_Num5 <= mb_Num5;
    231. 	       o_Num6 <= mb_Num6;
    232. 	       o_Num7 <= mb_Num7;
    233. 	       o_Num8 <= mb_Num8;				 
    234. 			 end				 
    235.      end
    236. end
    237.  
    238.  
    239.  
    240. ======================================================================
    241. //digit8 digit8_u(
    242. //    .i_clk  (i_clk), 
    243. //    .i_rst  (i_rst), 
    244. //    .i_num1s (o_num1), 
    245. //    .i_num2s (o_num2), 
    246. //    .i_num3s (o_num3), 
    247. //    .i_num4s (o_num4), 
    248. //    .i_num5s (o_num5), 
    249. //    .i_num6s (o_num6), 
    250. //    .i_num7s (o_num7), 
    251. //    .i_num8s (o_num8), 
    252. //    .o_digit(o_digit), 
    253. //    .o_en   (o_en)
    254. //    );
    255.  
    256. 	 
    257. endmodule

    4.仿真结论

    第一个模块：秒表模块：

            这个模块是一个秒表计数器，技术最大到60分钟，最小为0.01秒。这个模块可以暂停，计时以及清零三个功能。

            这个模块的仿真结果如下所示：

    当输入的i_run信号为1的时候，秒表开始运行，从上面我们可以看到最高位Num6的计数结果，其余几位由于速度很快，所以被缩小了，看不清楚，当pause为1的时候，秒表停留在14:22:63，即14分22秒63.然后最后clear为高的时候，直接清零。

    第二个模块：时间模块：

             这个模块主要是一个以秒为计数单位的计数器，秒计数满60，分累加1，分计数满60的时候，小时累加1，小时计数满24的时候，产生一个时钟信号，用来确定日期加1。这个模块的仿真结果如下所示：

    第三个模块：年月日模块：

             这个模块主要是一个计数器，当计数器计数到24小时的时候，年月日模块计数器会自动加1，表示日期往前累积1日。并系统能够区分大小月和特殊的2月，以及年份的闰年或者非闰年。

            这里我们分两个小模块来设计，一个是日月模块，一个是年模块，当计数器计数到12月31日的时候，那么年模块则进一。即年份增加一。

           然后日月模块需要进行进行一个大的循环，技术满4年，则2月需要变为29天，否则为28天。

           这里，月份的仿真效果如下所示：

    从上面的仿真结果可知，当月份技术到12:31日的时候，会产生一个技术的时钟高电平，这个电平用来确定年份的计数器。

             关于年份的计数。就是当月份慢12-31的时候，年份计数器加1.这个模块比较简单，具体仿真效果如下所示：

    闹钟模块：

             这个模块，通过键盘输入，设置需要闹钟的时间，然后当系统的时钟模块的分和小时和闹钟模块的预设值匹配的时候，该模块会驱动蜂鸣器发出闹钟声音。

            闹钟模块，即通过设置闹钟的具体时间，然后后输入的时间进行对比，如果一直，那么输出一个高电平信号给蜂鸣器。发出声音。

    数码管输出模块：

             根据各个模块的数值，分别驱动8个数码管，进行数据的显示。这个模块只能在实际测试的时候使用，所以这里不给出仿真模块。

    全局模块：

           这个模块是对各个子模块的调用。

    分频模块：

            这个模块主要将系统的时钟进行分频，得到和实际时间相关的时钟频率，具体流程为通过设置一个是计数器，当计数器计数到一个预设值得时候，新的时钟频率输出1，其余时间输出0。通过这个过程，实现时钟的分频。

    A02-46

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