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大连理工大学本科实验报告

题目:数字钟的VHDL设计

课程名称： 数字电路课程设计 学院（系）： 电子信息与电气工程学部 专 业： 电子信息工程 班 级：

学生姓名： 学 号： 完成日期：

成 绩：

2013 年 12 月 15 日

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数字钟的VHDL设计 1. 设计任务及要求：

设计任务：设计一台能显示时、分、秒的数字钟。具体要求如下：

（1）设计一个数字钟，能够显示当前时间，分别用6个数码管显示小时、分钟、秒钟的时间，秒针的计数频率为1Hz，可由系统脉冲分频得到。

（2）在整点进行提示，可通过LED闪烁实现，闪烁频率及花型可自己设计。 （3）能够调整小时和分钟的时间，调整的形式为通过按键进行累加。

（4）具有闹钟功能，闹钟时间可以任意设定（设定的形式同样为通过按键累加），并且在设定的时间能够进行提示，提示同样可以由LED闪烁实现 设计要求：

（1） 编写设计报告，要求包括方案选择、程序代码清单、调试过程、测试结果及心得体

会。

2. 设计原理

时译码器 分译码器 秒译码器 报时 时计数器 分计数器 秒计数器 时显示器 分显示器 秒显示器

校时电路 1HZ

振荡器 分频器 图1 数字钟的系统框图

该系统由振荡器、分频器、“时、分、秒”计数器、译码器及显示器、校时电路、整点报时电路等组成。石英晶体振荡器和分频器产生整个系统的时基信号，它直接决定计时系统的精度。“秒计数器”采用六十进制计数器，每累计60秒向“分计数器”进位；“分计数器”采用六十进制计数器，每累计60分向“时计数器”进位；“时计数器”采用二十四进制计数器，按照“24翻1”规律计数。“时、分、秒”计数器的输出经译码器送显示器显示。校时电路用来当计时出现误差时对“时、分、秒”进行校对调整。整点报时电路是根据计时系统的输出状态产生一脉冲信号，然后去触发音频发生器实现报时。

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3. 设计过程

3.1. 设计思路

时钟脉冲信号作为数字钟的时间基准，再经分频器输出标准秒脉冲。秒计数器计满60后向分计数器进位，分计数器计满60后向小时计数器进位，小时计数器是计满24后，系统自动复位重新开始计数。计数器的输出经译码电路后送到显示器显示。可以用校时电路进行校时。整点报时电路在每小时的最后50秒开始报时间隔一秒报一次时直至下一小时开始。 3.2. 数字钟的设计方案

数字钟的设计包括编码模块、分频模块、秒计时模块、分计时模块、小时计时模块、闹钟模块和报时模块。该数字钟可以实现3个功能：计时功能、报时功能、闹铃和设置时间功能。

3.2.1. 编码模块

编码模块主要是对时、分、秒的设置输入。 3.2.2. 分频模块

在数字钟的设计中，外部输入时钟信号clk1的频率为50Mhz，其分频后的频率为clk，使其分频结果为1hz，用来提供给秒计时模块、分计时模块、小时计时模块。 3.2.3. 秒计时模块

将“秒计时脉冲”clk接信号源单元的1HZ脉冲信号，此时秒显示将从00计时到59，然后回到00，重新计时。在秒位进行计时的过程中。

秒计时器是由一个60进制的计数器构成的，具有置数和计数功能。其中reset为置数信号，当reset为1时，秒计时器置数。clk为驱动秒计时器的时钟，sec2、sec1为秒计时器的高位和低位输出。 3.2.4. 分计时模块

分计时电路：将“分计时脉冲”clk接信号源单元的c1脉冲信号，此时分显示将从00计时到59，然后回到00，重新计时。在分位进行计时的过程中。分计时器是由一个60进制的计数器构成的，具有置数和计数功能。其中rese为置数信号，当reset为1时，分计时器置数。fen4、fen3为分计时器的高位和低位输出。 3.2.5. 小时计时模块

将“小时计时脉冲”clk接信号源单元的c2脉冲信号，此时小时显示将从00计时到23，然后回到00，重新计时。

时计时器是由一个24进制的计数器构成的，具有置数和计数功能。其中的reset为置数信号，当reset为1时，时计时器置数。shi6、shi5为时计时器的高位和低位输出。 3.2.6. 报时模块

当分位到59时，秒位计到51秒、53秒、55秒、57秒、59秒时报时一次，而后小时位加1。

3.2.7.VHDL 引脚分配图

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