電子表設計及FPGA功能驗證

電子表設計及FPGA功能驗證任務基于FPGA設計實現一個具有基本功能的電子表。目的掌握自頂向下的全正向設計方法，掌握使用verilogHDL硬件描述語言進行硬件電路設計的方法，熟練使用QuartusII和Modelsim工具。使用環(huán)境（軟件/硬件環(huán)境，設備等）設計驗證過程將使用以下的環(huán)境和工具進行：1） 、windows環(huán)境下使用ModelSim仿真工具進行邏輯仿真和時序仿真；2） 、windows環(huán)境下使用QuartusII工具進行設計綜合。設計方案1） 功能描述：（1） 使用LCD顯示時間，顯示格式為：時:分:秒:十分之一秒。（2） 具有復位功能：當reset=0時，電子表清零，當reset=1時，電子表正常運行。（3） 具有時間設定功能：使用兩個按鈕：按鈕一：按下后進入設定狀態(tài)，時間停止，并將設置位定為小時；再次按下設置位變?yōu)榉昼?；再次按下時間設定結束，從設定的時間開始計時。按鈕二：按下后當前設定位加一，非設定狀態(tài)使用無效。（4） 電子表計數功能：計時預置后，開始執(zhí)行10Hz計數器。2） 系統(tǒng)設計框圖：專用預顰信號Hrkd驪動模塊50XIHz7專用預顰信號Hrkd驪動模塊50XIHz7占空比5。％：elk總數據澆』包含每一位的蝙昭值fLCD_-*LCD_3tSfLCDK>5F_D1[8:11]button_lbutton_2免頻器免頻器**鍵盤掃描整溢模塊3）系統(tǒng)端口信號列表:

Clk1InputC9freq:50MHz,duty:50Clr1InputL13Lcd復位Reset1InputL14復位'預置信號Button_11InputD18設置模式控制信號Button_21InputV4設置數據控制信號LCD_E1outputM18Lcd使能LCD_RS1outputL18Lcd控制使能LCD_RW1outputL17Lcd寫入使能SF_D1[8]1outputR15Lcd數據傳輸端口SF_D1[9]1outputR16Lcd數據傳輸端口SF_D1[10]1outputP17Lcd數據傳輸端口SF_D1[11]1outputM15Lcd數據傳輸端口4)模塊劃分：(1)fre:分頻模塊，用于生成10Hz的脈沖信號button:用于按鈕的掃描控制timer:時間累加及調節(jié)模塊lcd_top:LCD顯示模塊5)子模塊設計：1)分頻器模塊fre實現將板載的50MHz占空比50%的時鐘信號分頻為10Hz的脈沖信號elk fre ?coutreset端口列表:NameInput/outputwidthDescriptionclkinput1freq:50MHz,duty:50resetinput1復位信號coutoutput1freq:10Hz，每0.1秒一個短脈沖2)時間總控模塊timer實現計時，并就受按鍵信號轉換為設置模式，并根據按鍵脈沖進行調節(jié)，并將最終時間的數字進行編碼送入led。

sum_datacllc」timer.buttonstlreset一■w ,button.立2端口列表:NameInput/outputwidthDescriptionclkInput1freq:50MHz,duty:50resetInput1復位信號coutInput1freq:10Hz，每0.1秒一個短脈沖Button_st1Input1整理過的按鈕1的脈沖信號，寬度為最短脈沖Button_st2Input1整理過的按鈕2的脈沖信號，寬度為最短脈沖hour_high[7:0]output8小時高位數據的在LCD中的編碼hour_low[7:0]output8小時低位數據的在LCD中的編碼min_high[7:0]output8分鐘高位數據的在LCD中的編碼min_low[7:0]output8分鐘低位數據的在LCD中的編碼sec_high[7:0]output8秒數高位數據的在LCD中的編碼sec_low[7:0]output8秒數低位數據的在LCD中的編碼ms[7:0]output8十分之一秒數據的在LCD中的編碼3)LCD驅動模塊lcd_top實現led的初始化和設置，并且作為最頂層模塊，直接控制硬件。clr -ledtop >LCD_ LCD_ESelk ? >LCD_IftV: nirR-iiisum_data端口列表：clk Input1freq:50MHz,duty:50reset Input1復位信號cout Input1freq:10Hz，每0.1秒一個短脈沖hour_high[7:0]Input8小時高位數據的在LCD中的編碼hour_low[7:0]Input8小時低位數據的在LCD中的編碼min_high[7:0]Input8分鐘高位數據的在LCD中的編碼min_low[7:0]Input8分鐘低位數據的在LCD中的編碼sec_high[7:0]Input8秒數高位數據的在LCD中的編碼sec_low[7:0]Input8秒數低位數據的在LCD中的編碼ms[7:0] Input8十分之一秒數據的在LCD中的編碼LCD_E Output 1Lcd使能LCD_RS Output 1Lcd控制使能LCD_RW Output 1Lcd寫入使能SF_D1[8:11]Output 4Led數據傳輸端口

4）鍵盤掃描整流模塊button對輸入的時鐘分頻生成掃描頻率，并將兩個按鍵輸入的不規(guī)則的高低電平轉化為系統(tǒng)可識別的短脈沖信號，掃描頻率暫定為2Hzbutton_lbutton_2buttonstlbuttonst2elk血甘皿buttonstlbuttonst2 ?reset端口列表:NameInput/outputwidthDescriptionClkInput1freq:50MHz,duty:50ResetInput1復位信號Button_1Input1按鈕1輸入信號Button_2Input1按鈕2輸入信號Button_st1Output1按鈕1輸出信號Button_st2Output1按鈕2輸出信號參考設計代碼：moduletimer(reset,clock,hour,minute,second);inputreset;inputclock;output[4:0]hour;output[5:0]minute;output[5:0]second;wirec1,c2;countersecondM(.reset(reset),.clock(clock),.sel(2'b00),.cout(c1),.data(second));counterminuteM(.reset(reset),.clock(c1),.sel(2'b01),.cout(c2),.data(minute));counterhourM(.reset(reset),.clock(c2),.sel(2'b10),.data(hour));endmodulemodulecounter(reset,clock,sel,cout,data);inputreset;inputclock;input[1:0]sel;outputcout;output[5:0]data;reg[5:0]data;regcout;parametersecond=2'b00,minute=2'b01,hour=2'b10;reg[5:0]limit;always@(resetorposedgeclock)beginif(reset)begindata=6'b0;cout=1'b0;endelseif(clock)begindata=data+1;case(sel)second:limit=60;minute:limit=60;hour:limit=24;endcaseif(data<limit)begincout=1'b0;endelsebegincout=1'b1;data=6'b0;endendendendmoduletimerTop'timescale1ns/100ps'include"timer.v"'definePERIOD100moduletimerTop;regclock;wire[5:0]second;wire[5:0]minute;wire[4:0]hour;regreset;reg[20:0]count;integerFOUT;timermyTimer(.clock(clock),.reset(reset),.second(second),.minute(minute),.hour(hour));initialbeginFOUT=$fopen("d://test.txt");clock=1'b0;count=0;reset=1'b0;#('PERIOD/5);reset=1'b1;#('PERIOD/5);reset=1'b0;endalways#('PERIOD/2)begi