vhdl课程设计(电子钟+闹铃)

数字钟的设计一、系统功能概述（一）、系统实现的功能：1、具有“时”、“分”、“秒”的十进制数字显示（小时从00~23）。2、具有手动校时、校分、校秒的功能。3、有定时和闹钟功能，能够在设定的时间发出闹铃声。4、能进行整点报时。从59分50秒起，每隔2秒发一次低音“嘟”的信号，连续5次，最后一次为高音“嘀”的信号。（二）、各项设计指标：1、显示部分采用的6个LED显示器，从高位至低位分别显示时、分、秒。2、有一个设置调闹钟定时时间、正常时间的按钮，选择调的对象。3、有三个按钮分别调时、分、秒的时间。4、有一个按钮用作开启/关闭闹铃。5、另外需要两个时钟信号来给系统提供脉冲信号，使时钟和闹钟正常工作，分别为1Hz、1kHz的脉冲。二、系统组成以及系统各部分的设计1、系统结构描述//要求：系统（或顶层文件）结构描述，各个模块（或子程序）的功能描述；（一）系统的顶层文件：1、顶层文件图：（见下页）2、各模块的解释：（1）、7个输入量clk_1khz、clk_1hz、key_slt、key_alarm、sec_set、min_set、hour_set：其中clk_1khz为闹铃模块提供时钟，处理后能产生“嘟”、“嘀”和变化的闹铃声音；clk_1hz为计时模块提供时钟信号，每秒计数一次；key_slt选择设置对象：定时或正常时间；key_alarm能够开启和关闭闹铃；sec_set、min_set、hour_set用于设置时间或定时，与key_slt相关联。各按键输出为脉冲信号。（2）、CNT60_A_SEC模块：这个模块式将clk_1hz这个时钟信号进行60进制计数，并产生一个分钟的触发信号。该模块能将当前计数值实时按BCD码的格式输出。将该输出接到两位LED数码后能时时显示秒的状态。通过alarm_clk可以选择设置对象为时间还是定时值。在设置时间模式上，key上的一个输入脉冲可以将clk的输入信号加一。在设置定时模式上，key上的脉冲只修改定时值，不影响时间脉冲clk的状态。同时该模块具有两个输出口out_do、out_di来触发整点报时的“嘟”、“嘀”声音。（3）、CNT60_A_MIN模块：这个模块式将CNT60_A_SEC的输出信号进行60进制计数，并产生一个时位的触发信号。该模块能将当前计数值实时按BCD码的格式输出。将该输出接到两位LED数码后能时时显示分的状态。通过alarm_clk可以选择设置对象为时间还是定时值。在设置时间模式上，key上的一个输入脉冲可以将clk的输入信号加一。在设置定时模式上，key上的脉冲只修改定时值，不影响时间脉冲clk的状态。同时该模块具有三个输出口out_do、out_di、out_alarm来触发整点报时的“嘟”、“嘀”、闹铃声音。（4）、CNT24_A_HOUR模块：这个模块式将CNT60_A_MIN的输出信号做24进制计数。该模块能将当前计数值实时按BCD码的格式输出。将该输出接到两位LED数码后能时时显示时的状态。通过alarm_clk可以选择设置对象为时间还是定时值。在设置时间模式上，key上的一个输入脉冲可以将clk的输入信号加一。在设置定时模式上，key上的脉冲只修改定时值，不影响时间脉冲clk的状态。同时该模块具有一个输出口out_alarm来触发整点报时的闹铃声音。（5）、PWM_OUT模块：该模块为PWM产生模块，通过EN可开启和关闭PWM输出。模块根据CLK信号二分频产生的高低音，并组合，能输出三种声音状态——“嘟”、“嘀”、闹铃。而该三种声音要被秒、分、时的输出触发才能输出PWM。（二）系统各个模块的VHDL程序：（1）、CNT60_A_SEC模块：程序源代码如下：libraryieee;useieee.std_logic_1164.all;useieee.std_logic_unsigned.all;entitycnt60_a_secisport(clk,clr,enb:instd_logic;--clk：时钟输入信号，clr：清零端，enb：使能端key:instd_logic;--输入按键脉冲，调整闹铃定时或时间alarm_clk:instd_logic;--1:alarm0:clk--设置模式选择：闹铃调节模式、时间调节模式qout_sl:outstd_logic_vector(3downto0);--显示输出秒的低位qout_sh:outstd_logic_vector(3downto0);--显示输出秒的高位co:outstd_logic;--进位输出，触发分计数模块out_do:outstd_logic;--在整点报时中输出“嘟”触发信号out_di:outstd_logic--在整点报时中输出“嘀”触发信号);end;architectureaofcnt60_a_secissignalqout2_l:std_logic_vector(3downto0);signalqout2_h:std_logic_vector(3downto0);signalalarm_l:std_logic_vector(3downto0);signalalarm_h:std_logic_vector(3downto0);signalclk1,clk2,tclk,aclk,ac_slt:std_logic;beginprocess(alarm_clk)--当该端口输入一个脉冲时，修改设置模式：时间调整或闹铃模式切换beginifalarm_clk'eventandalarm_clk='1'thenifac_slt='0'then--如果为定时模式，将改为闹铃模式ac_slt='1';elseac_slt='0';endif;endif;endprocess;process(key,clk,ac_slt)--根据设置模式，处理key上的脉冲信号beginifac_slt='0'then--时间调整模式aclk='0';ifclk='1'andkey='1'then--clk=1则tclk=0，通过挖洞方式添加一个脉冲tclk='0';elsifclk='0'andkey='1'then--clk=0,则tclk=1,产生一个高电平，添加一脉冲tclk='1';elsetclk=clk;endif;elsifac_slt='1'then--闹铃调整模式tclk=clk;aclk=key;--key上的脉冲直接修改闹铃定时值endif;endprocess;process(tclk,clr,enb)--60进制计数，个位、十位放在两个临时变量中，表示秒的状态beginifclr='1'then--clearingworksatthestateofhighvoltageqout2_l=0000;qout2_h=0000;elsiftclk'eventandtclk='1'thenifenb='1'then--enableworksathighvoltageifqout2_l=1001andqout2_h=0101thenqout2_l=0000;--afullmodeiscompletedandacarryoutisgeneratedqout2_h=0000;elsifqout2_l=1001thenqout2_l=0000;qout2_h=qout2_h+1;elseqout2_l=qout2_l+1;--inprocessofcountingendif;endif;endif;endprocess;process(aclk,clr,enb)--修改闹铃的定时值beginifclr='1'then--clearingworksatthestateofhighvoltagealarm_l=0000;alarm_h=0000;elsifaclk'eventandaclk='1'thenifenb='1'then--enableworksathighvoltageifalarm_l=1001andalarm_h=0101thenalarm_l=0000;--afullmodeiscompletedandacarryoutisgeneratedalarm_h=0000;elsifalarm_l=0101thenalarm_l=0000;alarm_h=alarm_h+1;elsealarm_l=alarm_l+1;--inprocessofcountingendif;endif;endif;endprocess;process(qout2_l,qout2_h,alarm_l,alarm_h,alarm_clk)--产生进位,显示时间或闹铃定时值beginifqout2_l=0000andqout2_h=0000thenco='1';elseco='0';endif;ifac_slt='0'then--显示时间qout_sl=qout2_l;qout_sh=qout2_h;else--显示定时值qout_sh=alarm_h;qout_sl=alarm_l;endif;endprocess;process(qout2_l,qout2_h)--根据秒的状态输出“嘟”、“嘀”触发信号beginifqout2_h=0101thenifqout2_l=0000thenout_do='1';elsifqout2_l=0010thenout_do='1';elsifqout2_l=0100thenout_do='1';elsifqout2_l=0110thenout_do='1';elsifqout2_l=1000thenout_do='1';elseout_do='0';endif;elsifqout2_h=0000thenifqout2_l=0000thenout_di='1';out_do='0';elseout_di='0';endif;elseout_do='0';out_di='0';endif;endprocess;end;（2）、CNT60_A_MIN模块：libraryieee;useieee.std_logic_1164.all;useieee.std_logic_unsigned.all;entitycnt60_a_minisport(clk,clr,enb:instd_logic;--clk：时钟输入信号，clr：清零端，enb：使能端key:instd_logic;--输入按键脉冲，调整闹铃定时或时间alarm_clk:instd_logic;--1:alarm0:clk--设置模式选择：闹铃调节模式、时间调节模式qout_ml:outstd_logic_vector(3downto0);--显示输出分的低位qout_mh:outstd_logic_vector(3downto0);--显示输出分的高位co:outstd_logic;--进位输出，触发时计数模块out_alarm:outstd_logic;--闹铃触发信号，时间到后输出高电平触发闹铃out_do,out_di:outstd_logic--在整点报时中输出“嘟”“嘀”触发信号);end;architectureaofcnt60_a_minissignalqout2_l:std_logic_vector(3downto0);signalqout2_h:std_logic_vector(3downto0);signalalarm_l:std_logic_vector(3downto0);signalalarm_h:std_logic_vector(3downto0);signalclk1,clk2,tclk,aclk,ac_slt:std_logic;beginprocess(alarm_clk)--当该端口输入一个脉冲时，修改设置模式：时间调整或闹铃模式切换beginifalarm_clk'eventandalarm_