FPGA-DE2-115-实验二-模块化多功能数字钟

模块化多功能数字钟

  • 1.实验要求
  • 2.实现过程
    • 多功能数字钟的整体RTL视图
    • 2.1 顶层模块clock
    • 2.2 按键消抖模块key_filiter
    • 2.3 数字钟1s/10ms时钟产生模块clk
    • 2.4 时间显示(模式0)与调整模块(模式3)clockdisplay
    • 2.5 计时(模式1)模块keeptime
    • 2.6 闹钟调整(模式2)模块alarmclock
    • 2.7 数码管显示模块segdisplay
    • modelsim仿真的实验代码
  • 3.实物验证

前言:
本文主要介绍了集成电路EDA这门课程的相关实验及代码。使用的软件是Quartus Ⅱ,该实验使用fpga芯片为cyclone IV EP4CE115F29C7。

1.实验要求

本次实验我们需要实现生活中常见的电子手表的所有功能。
我们知道:
电子手表有五个功能,包括:时间显示功能,夜光模式功能,计时功能,闹钟功能,调时功能,
各功能实际效果介绍:

  • 时间显示功能:正常状态下,时间正常显示时分秒
  • 调光功能:按下1键也就是light键表灯亮度会逐渐改变
  • 记时功能:按下2键也就是mooe键一次进入计时功能,这时按下3键也就是start键开始计时,再次按下时间停止,再次则继续,按下4键也就是reset键即记时归零。
  • 闹钟调整及实现功能:按下2键两次进入闹钟功能,这时按下3键调整当前闪烁区域,按下4键更换区域。
  • 时间调整功能:按下2键三次进入时间调整功能,这时按下三键调整当前闪烁区域,按下4键更换区域。

2.实现过程

本次实验为了代码优美易于修正,整体上使用模块化设计实现多功能数字钟。
其中使用一个按钮开关调节模式mode:

  • 0.时间显示功能
  • 1.记时功能
  • 2.闹钟调整功能
  • 3.时间调整功能

详细使用FPGA资源如下:

  • 拨动开关SW[0] —用于系统复位即顶层模块中的sys_rst_n,低电平有效
  • 4个按钮开关KEY3—KEY0,其中
    KEY3-light实现调光功能,
    KEY2-mooe调整当前模式
    KEY1-start调整数据/计时启动
    KEY0-rst调整数据位置/计时复位
  • LED[17]-[14]用于显示当前mode,17亮则为mode0,16亮-mode1…
  • LED[0]闪烁用于模拟闹钟报警
  • 数码管0-1显示秒,3-4显示分,6-7显示时,2和5显示’-'将时分秒间隔开来

多功能数字钟的整体RTL视图

RTL VIEW
下面我将详细介绍各个模块及原理:

2.1 顶层模块clock

统筹整个实验的整体,其中mode改变,led模式显示,闹钟报警功能在此模块实现,其余都是调用模块部分

/*	mode  (按下mooe按键+1) 0  显示小时:0-23分钟:0-59秒:0-591  计时分钟:秒:99   start-->开始计时(1)-->暂停计时(0)-->开始计时...reset-归零2 闹钟设置start--加1(默认分钟)reset--切换小时/分钟设置		默认分钟-->小时-->分钟小时:0-23分钟:0-593 时间设置start--秒(默认)-->归0分钟/小时-->+1reset-->秒-->分钟-->小时
*/
module clock
(input   wire        sys_clk         ,   //系统时钟50MHZinput   wire        sys_rst_n       ,   //复位input   wire        light_an        ,   //控制亮度input   wire        mooe_an         ,   //功能按键input   wire        start_an        ,   //调整数值按键input   wire        reset_an        ,   //切换区域按键	output  reg         led             ,   //做闹钟用  LEDR0  闪烁output  reg [3:0]   led_mode        ,   //显示当前模式    LEDR17-LEDR14output  wire [6:0]  SG0,SG1,SG2,SG3,SG4,SG5,SG6,SG7 //数码管的值  	7-6,4-3,1-0显示数字  5,2显示:				
);
reg [1:0]   mode;//模式, mooe按键控制       wire        light,mooe,start,reset;     //按键脉冲,高电平有效 
wire        clk1s_flag,clk10ms_flag;    //时钟标志位wire [7:0]  sec,min,hour;               //时钟变量寄存
wire [7:0]  min_keti,sec_keti,misec_keti;//计时变量寄存
wire [7:0]  min_alarm,hour_alarm ;      //闹钟变量寄存//1s,10ms时钟产生模块
clk clk_inst
(.sys_clk      (sys_clk      )   ,   //系统时钟50MHZ.sys_rst_n    (sys_rst_n    )   ,   //复位.clk1s_flag   (clk1s_flag   )   ,   //1s时钟脉冲标志位.clk10ms_flag (clk10ms_flag )       //10ms时钟脉冲标志位  
);//mode改变
always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)if(!sys_rst_n)  mode <= 2'd0;else if(mooe && (mode == 2'd3))mode <= 2'd0;else if(mooe)mode <= mode + 1'd1;elsemode <= mode;
//led_mode-显示当前模式
always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)if(!sys_rst_n)led_mode <= 4'b0000;elsecase(mode)0:led_mode <= 4'b1000;1:led_mode <= 4'b0100;2:led_mode <= 4'b0010;3:led_mode <= 4'b0001;default: led_mode <= 4'b1000;endcase
//0.显示功能+ 3.时间设置
clockdisplay clockdisplay_inst
(.sys_clk   (sys_clk     )      ,   //系统时钟50MHZ.sys_rst_n (sys_rst_n   )      ,   //复位   .mode      (mode        )      ,   //模式-相当于使能.clk1s_flag(clk1s_flag  )      ,   //1s脉冲	.mooe      (mooe        )      ,   //调整功能按键.start     (start       )      ,   //开始暂停计数.reset     (reset       )      ,   //置0.sec_out   (sec         )      ,   //显示-秒.min_out   (min         )      ,   //显示-分钟.hour_out  (hour        )         //显示-小时
);
//1.计数功能
keeptime keeptime_inst
(.sys_clk      (sys_clk      )   ,   //系统时钟50MHZ.sys_rst_n    (sys_rst_n    )   ,   //复位   .mode         (mode         )   ,   //模式-相当于使能.clk10ms_flag (clk10ms_flag )   ,   //10ms脉冲.mooe         (mooe         )   ,   //调整功能按键.start        (start        )   ,   //开始暂停计数.reset        (reset        )   ,   //置0.min_keti     (min_keti     )   ,   //计时-分钟.sec_keti     (sec_keti     )   ,   //计时-秒.misec_keti   (misec_keti   )      //计时-10ms    
);    
//2.闹钟调整
alarmclock alarmclock_inst
(.sys_clk   (sys_clk   )      ,   //系统时钟50MHZ.sys_rst_n (sys_rst_n )      ,   //复位   .mode      (mode      )      ,   //模式-相当于使能.mooe      (mooe      )      ,   //调整功能按键.start     (start     )      ,   //开始暂停计数.reset     (reset     )      ,   //置0.min_alarm (min_alarm )      ,   //闹钟-分钟.hour_alarm(hour_alarm)          //闹钟-小时
);//闹钟报警-1分钟灯闪烁
always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)if(!sys_rst_n)led <= 1'b0;else if(min != min_alarm || hour != hour_alarm)led <= 1'b0;else if((hour == hour_alarm) && (min == min_alarm) && clk1s_flag)led <= ~led;
//数码管显示模块
segdisplay segdisplay_inst
(.sys_clk   (sys_clk   )     ,   //系统时钟50MHZ.sys_rst_n (sys_rst_n )     ,   //复位   .mode      (mode      )     ,   //模式-相当于使能.light     (light     )     ,   //控制显示亮度//时钟变量.sec       (sec       )     ,   .min       (min       )     ,   .hour      (hour      )     ,   //计时变量.min_keti  (min_keti  )     ,   .sec_keti  (sec_keti  )     ,   .misec_keti(misec_keti)     ,       //闹钟变量.min_alarm (min_alarm )     ,   .hour_alarm(hour_alarm)     ,   //数码管的值  	7-6,4-3,1-0显示数字  5,2显示:.SG0       (SG0)            ,.SG1       (SG1)            ,.SG2       (SG2)            ,.SG3       (SG3)            ,.SG4       (SG4)            ,.SG5       (SG5)            ,.SG6       (SG6)            ,.SG7       (SG7)
);	//按键滤波器,按下按键产生一个高脉冲
key_filiter key_filiter_inst0
(.sys_clk  (sys_clk  )   ,.sys_rst_n(sys_rst_n)      ,.key_in   (light_an) ,.key_flag (light)
);
key_filiter key_filiter_inst1
(.sys_clk  (sys_clk  )   ,.sys_rst_n(sys_rst_n)      ,.key_in   (mooe_an) ,.key_flag (mooe)
);
key_filiter key_filiter_inst2
(.sys_clk  (sys_clk  )   ,.sys_rst_n(sys_rst_n)      ,.key_in   (start_an) ,.key_flag (start)
);
key_filiter key_filiter_inst3
(.sys_clk  (sys_clk  )   ,.sys_rst_n(sys_rst_n)      ,.key_in   (reset_an) ,.key_flag (reset)
);endmodule

2.2 按键消抖模块key_filiter

按键滤波器,按下按钮后即低电平输入,经过该模块输出一个系统时钟周期的高脉冲。
本次实验使用的四个按键都是通过这个模块产生高脉冲起作用。

//按键滤波器,按下按钮后即低电平输入,经过该模块输出一个系统时钟周期的高脉冲
module	key_filiter
(input		sys_clk     ,input		sys_rst_n   ,input		key_in      ,output	reg	key_flag
);reg	[19:0]	cnt_20ms;
parameter	CNT_MAX=20'd999999;always@(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)if(!sys_rst_n)cnt_20ms<=20'd0;else	if(key_in)cnt_20ms<=20'd0;else	if(cnt_20ms==CNT_MAX)	//最大值保持cnt_20ms<=CNT_MAX;elsecnt_20ms<=cnt_20ms+1'd1;always@(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)if(!sys_rst_n)key_flag<=1'b0;else	if(cnt_20ms==CNT_MAX-20'd1)key_flag<=1'b1;elsekey_flag<=1'b0;endmodule

2.3 数字钟1s/10ms时钟产生模块clk

本模块输入系统时钟50MHZ与复位信号,输出1s/10ms时钟脉冲标志位,高电平有效
因为1个系统时钟20ns,所以实现1s需要计数50_000_000次,10ms即500_000次

//1s,10ms时钟产生模块
module clk
(input   wire    sys_clk         ,   //系统时钟50MHZinput   wire    sys_rst_n       ,   //复位output  reg     clk1s_flag      ,   //1s时钟脉冲标志位output  reg     clk10ms_flag        //10ms时钟脉冲标志位 
);
parameter CNT_MAX_1S = 28'd49_999_999;
parameter CNT_MAX_10MS = 20'd499_999;reg [27:0]  clk_1s   ;
reg [19:0]  clk_10ms ;
//1s时钟脉冲产生
always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)if(!sys_rst_n)clk_1s <= 28'd0;else if(clk_1s == CNT_MAX_1S)clk_1s <= 28'd0; elseclk_1s <= clk_1s + 1'd1;
always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)if(!sys_rst_n)clk1s_flag <= 1'b0;else if(clk_1s == CNT_MAX_1S-1)clk1s_flag <= 1'b1; elseclk1s_flag <= 1'b0;
//10ms时钟脉冲产生
always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)if(!sys_rst_n)clk_10ms <= 20'd0;else if(clk_10ms == CNT_MAX_10MS)clk_10ms <= 20'd0; elseclk_10ms <= clk_10ms + 1'd1;
always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)if(!sys_rst_n)clk10ms_flag <= 1'b0;else if(clk_10ms == CNT_MAX_10MS-1)clk10ms_flag <= 1'b1; elseclk10ms_flag <= 1'b0;  endmodule

2.4 时间显示(模式0)与调整模块(模式3)clockdisplay

输入1s脉冲与3个按键,输出时分秒
通过秒溢出分溢出时溢出之间的关系每秒时分秒值
当进入调试时间模式即模式3时,时间停止,这时默认更改秒,按下start按键,秒归0,rst更改调整位置

/*
0  显示小时:0-23分钟:0-59秒:0-59
3 时间设置start--秒(默认)-->归0分钟/小时-->+1reset-->秒-->分钟-->小时mode-->返回时间显示(按过start,reset)
*/
module clockdisplay
(input   wire            sys_clk         ,   //系统时钟50MHZinput   wire            sys_rst_n       ,   //复位   input   wire [1:0]      mode            ,   //模式-相当于使能input   wire            clk1s_flag      ,   //1s脉冲	input   wire            mooe            ,   //调整功能按键input   wire            start           ,   //开始暂停计数input   wire            reset           ,   //调整位置output  reg [7:0]       sec_out         ,   //显示-秒output  reg [7:0]       min_out         ,   //显示-分钟output  reg [7:0]       hour_out           //显示-小时
);
reg [1:0]   position;//调整数据位置//position;调整数据位置  0-秒,1-分,2-时
always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)if(!sys_rst_n)position <= 2'd0;else if(mode != 2'd3) position <= 2'd0;else if((mode == 2'd3) && reset && (position == 2'd2))position <= 2'd0;else if((mode == 2'd3) && reset)  //每按下一次reset建位置更改一次position <= position + 1'd1;   //秒产生
always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)if(!sys_rst_n)  sec_out <= 8'd57;else if((mode != 2'd3) && clk1s_flag && (sec_out == 8'd59))sec_out <= 8'd0;else if((mode != 2'd3) && clk1s_flag) //秒产生  sec_out <= sec_out + 1'd1;//mode == 2'd3else if((mode == 2'd3) && (position == 2'd0) && start) //mode==3即时间设置,按下start秒清0sec_out <= 8'd0; 
//分产生
always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)if(!sys_rst_n)min_out <= 8'd59;else if((mode != 2'd3) && clk1s_flag && (min_out == 8'd59) && (sec_out == 8'd59))min_out <= 8'd0;else if((mode != 2'd3) && clk1s_flag && (sec_out == 8'd59)) //分产生min_out <= min_out + 1'd1;//mode == 2'd3else if((mode == 2'd3) && (position == 2'd1) && start && (min_out == 8'd59)) //分钟==59,按下start秒分清0min_out <= 8'd0;else if((mode == 2'd3) && (position == 2'd1) && start)  //mode==3即时间设置,按下start分加一 min_out <= min_out + 1'd1; 
//时产生
always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)if(!sys_rst_n)hour_out <= 8'd23;else if((mode != 2'd3) && clk1s_flag && (hour_out == 8'd23) && (min_out == 8'd59) && (sec_out == 8'd59))hour_out <= 8'd0;else if((mode != 2'd3) && clk1s_flag && (min_out == 8'd59) && (sec_out == 8'd59))hour_out <= hour_out + 1'd1;   //mode == 2'd3else if((mode == 2'd3) && (position == 2'd1) && start && (hour_out == 8'd23) && (min_out == 8'd59))  //分钟溢出且小时==23,时清0hour_out <= 8'd0;else if((mode == 2'd3) && (position == 2'd2) && start && (hour_out == 8'd23))   //小时==23,按下start秒时清0hour_out <= 8'd0;    else if((mode == 2'd3) && (position == 2'd2) && start) //mode==3即时间设置,按下start时加一 hour_out <= hour_out + 1'd1;   endmodule

2.5 计时(模式1)模块keeptime

这儿我们使用10ms脉冲用于实现秒表计数.输出计时三个数值用于显示
原理跟时间显示差不多,都是溢出判断即可
进入模式1后,按下start开始计时,再次按下暂停,按下rst计时归0
注意:进入模式1后,数字钟时间正常运行,但是此时显示计时值

/*
mooe
1  计时分钟:秒:99   start-->开始计时(1)-->暂停计时(0)-->开始计时...reset-归零//mode-->返回时间显示(按过start,reset)
*/
module keeptime
(input   wire        sys_clk         ,   //系统时钟50MHZinput   wire        sys_rst_n       ,   //复位   input   wire [1:0]  mode            ,   //模式-相当于使能input   wire        clk10ms_flag    ,   //10ms脉冲input   wire        mooe            ,   //调整功能按键input   wire        start           ,   //开始暂停计数input   wire        reset           ,   //置0output  reg [7:0]   min_keti        ,   //计时-分钟output  reg [7:0]   sec_keti        ,   //计时-秒output  reg [7:0]   misec_keti         //计时-10ms
);reg keeptime_flag;//控制计数启动暂停变量//keeptime_flag;//控制计数启动暂停变量 0-停止/暂停,1-启动
always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)if(!sys_rst_n)keeptime_flag <= 1'b0;else if(mode != 2'd1)   keeptime_flag <= 1'b0;else if((mode == 2'd1) && start)keeptime_flag <= ~keeptime_flag;else if((mode == 2'd1) && reset)keeptime_flag <= 1'b0;
//misec_keti  计时-10ms
always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)if(!sys_rst_n) misec_keti <= 8'd0;else if(mode != 2'd1)misec_keti <= 8'd0;else if(reset || (mode == 2'd1 && keeptime_flag && clk10ms_flag && misec_keti == 99))  //按下reset按键 或者 计满99  us清0misec_keti <= 8'd0;else if(mode == 2'd1 && keeptime_flag && clk10ms_flag) //keeptime_flag==1,启动计时misec_keti <= misec_keti + 1'd1;
//sec_keti 计时-秒
always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)if(!sys_rst_n) sec_keti <= 8'd0;else if(mode != 2'd1)sec_keti <= 8'd0;else if(reset || (mode == 2'd1 && keeptime_flag && clk10ms_flag && sec_keti == 59))  //按下reset按键 或者 计满59  s清0 sec_keti <= 8'd0;else if(mode == 2'd1 && keeptime_flag && clk10ms_flag && misec_keti == 99)  //keeptime_flag==1,misec_keti溢出sec_keti++sec_keti <= sec_keti + 1'd1;
//min_keti 计时-分钟 
always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)if(!sys_rst_n) min_keti <= 8'd0;else if(mode != 2'd1)min_keti <= 8'd0;else if(reset || (mode == 2'd1 && keeptime_flag && clk10ms_flag && min_keti == 59)) //按下reset按键 或者 计满59  分清0  min_keti <= 8'd0;else if(mode == 2'd1 && keeptime_flag && clk10ms_flag && sec_keti == 59 && misec_keti == 99)    //keeptime_flag==1,misec_keti溢出min_keti++min_keti <= min_keti + 1'd1;endmodule

2.6 闹钟调整(模式2)模块alarmclock

此模块用于对闹钟数值的调整,根据输入的按键,输出调整后的闹钟值
进入模式2后,按下start默认调整闹钟分+1,按下rst调节闹钟时
注意:进入模式2后,数字钟时间正常运行,但是此时显示闹钟设置时分值

/*
2 闹钟设置start--加1(默认分钟)reset--切换小时/分钟设置		默认分钟-->小时-->分钟小时:0-23分钟:0-59mode-->返回时间显示(按过start,reset)
*/                
module alarmclock
(input   wire        sys_clk         ,   //系统时钟50MHZinput   wire        sys_rst_n       ,   //复位   input   wire [1:0]  mode            ,   //模式-相当于使能input   wire        mooe            ,   //调整功能按键input   wire        start           ,   //开始暂停计数input   wire        reset           ,   //置0output  reg [7:0]   min_alarm       ,   //闹钟-分钟output  reg [7:0]   hour_alarm         //闹钟-小时
);
reg position;//调整数据位置//position;调整数据位置 0-分钟设置,1-小时设置
always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)if(!sys_rst_n)position <= 1'b0;else if(mode != 2'd2)position <= 1'b0;else if(reset)position <= ~position;
//min_alarm//闹钟-分钟        
always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)if(!sys_rst_n)min_alarm <= 8'd0;else if((mode == 2'd2) && (!position) && (start) && (min_alarm == 8'd59))//溢出清0min_alarm <= 8'd0;else if((mode == 2'd2) && (!position) && (start))  //mode == 2'd2,按下start键,闹钟-分钟+1min_alarm <= min_alarm + 1'd1;
//hour_alarm//闹钟-小时
always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)if(!sys_rst_n)hour_alarm <= 8'd0;else if((mode == 2'd2) && (!position) && (start) && (min_alarm == 8'd59) && (hour_alarm == 8'd23))//闹钟-分钟+1,且小时==23溢出清0hour_alarm <= 8'd0;else if((mode == 2'd2) && (position) && (start) && (hour_alarm == 8'd23))   //闹钟-小时+1,且小时==23溢出清0hour_alarm <= 8'd0;else if((mode == 2'd2) && (position) && (start))    //mode == 2'd2,按下start键,闹钟-小时+1hour_alarm <= hour_alarm + 1'd1;        endmodule

2.7 数码管显示模块segdisplay

此模块输入之前各模块运算得出的数值,输出到数码管显示
还包括调光功能,使用PWM波实现,按下light调节,共分5档

//数码管显示模块
module segdisplay
(input   wire        sys_clk         ,   //系统时钟50MHZinput   wire        sys_rst_n       ,   //复位   input   wire [1:0]  mode            ,   //模式-相当于使能input   wire        light           ,   //控制显示亮度//时钟变量input   wire [7:0]  sec             ,   input   wire [7:0]  min             ,   input   wire [7:0]  hour            ,   //计时变量input   wire [7:0]  min_keti        ,   input   wire [7:0]  sec_keti        ,   input   wire [7:0]  misec_keti      ,       //闹钟变量  input   wire [7:0]  min_alarm       ,   input   wire [7:0]  hour_alarm      ,   output  reg [6:0]   SG0,SG1,SG2,SG3,SG4,SG5,SG6,SG7 //数码管的值  	7-6,4-3,1-0显示数字  5,2显示:
);
parameter	CNT_1US_MAX=6'd49;			//1个时钟20ns,50个即1us
parameter	CNT_1MS_MAX=10'd999;		//计满1000个即1ms
parameter   unit = 4'd5;reg [9:0]   tim;
reg	[5:0]	cnt_1us;
reg	[9:0]	cnt_1ms; wire [3:0]  sec_ten,sec_unit,min_ten,min_unit,hour_ten,hour_unit;//时钟变量显示
wire [3:0]  minketi_ten,minketi_unit,secketi_ten,secketi_unit,misecketi_ten,misecketi_unit;//计数变量显示变量
wire [3:0]  minalarm_ten,minalarm_unit,houralarm_ten,houralarm_unit;//闹钟变量显示变量assign sec_ten=sec/10;assign sec_unit=sec%10;
assign min_ten=min/10;assign min_unit=min%10;
assign hour_ten=hour/10;assign hour_unit=hour%10;assign minketi_ten=min_keti/10;assign minketi_unit=min_keti%10;
assign secketi_ten=sec_keti/10;assign secketi_unit=sec_keti%10;
assign misecketi_ten=misec_keti/10;assign misecketi_unit=misec_keti%10;assign minalarm_ten=min_alarm/10;assign minalarm_unit=min_alarm%10;
assign houralarm_ten=hour_alarm/10;assign houralarm_unit=hour_alarm%10;
//1us脉冲产生
always@(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)if(!sys_rst_n)cnt_1us<=6'd0;else if(cnt_1us==CNT_1US_MAX)cnt_1us<=6'd0;elsecnt_1us<=cnt_1us+6'd1;
//1ms脉冲产生
always@(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)if(!sys_rst_n)cnt_1ms<=10'd0;else if((cnt_1ms==CNT_1MS_MAX)&&(cnt_1us==CNT_1US_MAX))cnt_1ms<=10'd0;else if(cnt_1us==CNT_1US_MAX)cnt_1ms<=cnt_1ms+10'd1;elsecnt_1ms<=cnt_1ms;		
//亮度变量调整
always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)if(!sys_rst_n)tim <= 10'd0;else if(tim >= 10'd999)tim <= 10'd0;else if(light)tim <= tim + 10'd200;elsetim <= tim;
//数码管显示
always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)if(!sys_rst_n)  beginSG0 <= 7'b1111111;SG1 <= 7'b1111111;SG3 <= 7'b1111111;SG4 <= 7'b1111111;SG6 <= 7'b1111111;SG7 <= 7'b1111111;SG2 <= 7'b1111111;SG5 <= 7'b1111111;end	else if(cnt_1ms<=tim)beginSG0 <= 7'b1111111;SG1 <= 7'b1111111;SG3 <= 7'b1111111;SG4 <= 7'b1111111;SG6 <= 7'b1111111;SG7 <= 7'b1111111;SG2 <= 7'b1111111;SG5 <= 7'b1111111;end	elsebeginif(mode == 2'd0)//时钟显示beginSG2 <= 7'b0111111;SG5 <= 7'b0111111;case(sec_unit)0:SG0<=7'b1000000; 1:SG0<=7'b1111001;2:SG0<=7'b0100100; 3:SG0<=7'b0110000;4:SG0<=7'b0011001; 5:SG0<=7'b0010010;6:SG0<=7'b0000010; 7:SG0<=7'b1111000;8:SG0<=7'b0000000; 9:SG0<=7'b0010000; //7段译码值 default: SG0 <= 7'b1111111;endcasecase(sec_ten)0:SG1<=7'b1000000; 1:SG1<=7'b1111001;2:SG1<=7'b0100100; 3:SG1<=7'b0110000;4:SG1<=7'b0011001; 5:SG1<=7'b0010010;6:SG1<=7'b0000010; 7:SG1<=7'b1111000;8:SG1<=7'b0000000; 9:SG1<=7'b0010000; //7段译码值 default: SG1 <= 7'b1111111;endcasecase(min_unit)0:SG3<=7'b1000000; 1:SG3<=7'b1111001;2:SG3<=7'b0100100; 3:SG3<=7'b0110000;4:SG3<=7'b0011001; 5:SG3<=7'b0010010;6:SG3<=7'b0000010; 7:SG3<=7'b1111000;8:SG3<=7'b0000000; 9:SG3<=7'b0010000; //7段译码值 default: SG3 <= 7'b1111111;endcasecase(min_ten)0:SG4<=7'b1000000; 1:SG4<=7'b1111001;2:SG4<=7'b0100100; 3:SG4<=7'b0110000;4:SG4<=7'b0011001; 5:SG4<=7'b0010010;6:SG4<=7'b0000010; 7:SG4<=7'b1111000;8:SG4<=7'b0000000; 9:SG4<=7'b0010000; //7段译码值 default: SG4 <= 7'b1111111;endcasecase(hour_unit)0:SG6<=7'b1000000; 1:SG6<=7'b1111001;2:SG6<=7'b0100100; 3:SG6<=7'b0110000;4:SG6<=7'b0011001; 5:SG6<=7'b0010010;6:SG6<=7'b0000010; 7:SG6<=7'b1111000;8:SG6<=7'b0000000; 9:SG6<=7'b0010000; //7段译码值default: SG6 <= 7'b1111111;                    endcasecase(hour_ten)0:SG7<=7'b1000000; 1:SG7<=7'b1111001;2:SG7<=7'b0100100; 3:SG7<=7'b0110000;4:SG7<=7'b0011001; 5:SG7<=7'b0010010;6:SG7<=7'b0000010; 7:SG7<=7'b1111000;8:SG7<=7'b0000000; 9:SG7<=7'b0010000; //7段译码值 default: SG7 <= 7'b1111111;endcase		endelse if(mode == 2'd1)//计时显示beginSG2 <= 7'b0111111;SG5 <= 7'b0111111;case(misecketi_unit)0:SG0<=7'b1000000; 1:SG0<=7'b1111001;2:SG0<=7'b0100100; 3:SG0<=7'b0110000;4:SG0<=7'b0011001; 5:SG0<=7'b0010010;6:SG0<=7'b0000010; 7:SG0<=7'b1111000;8:SG0<=7'b0000000; 9:SG0<=7'b0010000; //7段译码值 default: SG0 <= 7'b1111111;endcasecase(misecketi_ten)0:SG1<=7'b1000000; 1:SG1<=7'b1111001;2:SG1<=7'b0100100; 3:SG1<=7'b0110000;4:SG1<=7'b0011001; 5:SG1<=7'b0010010;6:SG1<=7'b0000010; 7:SG1<=7'b1111000;8:SG1<=7'b0000000; 9:SG1<=7'b0010000; //7段译码值 default: SG1 <= 7'b1111111;endcasecase(secketi_unit)0:SG3<=7'b1000000; 1:SG3<=7'b1111001;2:SG3<=7'b0100100; 3:SG3<=7'b0110000;4:SG3<=7'b0011001; 5:SG3<=7'b0010010;6:SG3<=7'b0000010; 7:SG3<=7'b1111000;8:SG3<=7'b0000000; 9:SG3<=7'b0010000; //7段译码值 default: SG3 <= 7'b1111111;endcasecase(secketi_ten)0:SG4<=7'b1000000; 1:SG4<=7'b1111001;2:SG4<=7'b0100100; 3:SG4<=7'b0110000;4:SG4<=7'b0011001; 5:SG4<=7'b0010010;6:SG4<=7'b0000010; 7:SG4<=7'b1111000;8:SG4<=7'b0000000; 9:SG4<=7'b0010000; //7段译码值 default: SG4 <= 7'b1111111;endcasecase(minketi_unit)0:SG6<=7'b1000000; 1:SG6<=7'b1111001;2:SG6<=7'b0100100; 3:SG6<=7'b0110000;4:SG6<=7'b0011001; 5:SG6<=7'b0010010;6:SG6<=7'b0000010; 7:SG6<=7'b1111000;8:SG6<=7'b0000000; 9:SG6<=7'b0010000; //7段译码值default: SG6 <= 7'b1111111;                    endcasecase(minketi_ten)0:SG7<=7'b1000000; 1:SG7<=7'b1111001;2:SG7<=7'b0100100; 3:SG7<=7'b0110000;4:SG7<=7'b0011001; 5:SG7<=7'b0010010;6:SG7<=7'b0000010; 7:SG7<=7'b1111000;8:SG7<=7'b0000000; 9:SG7<=7'b0010000; //7段译码值 default: SG7 <= 7'b1111111;endcase		endelse if(mode == 2'd2)//闹钟设置显示beginSG0 <= 7'b1111111;SG1 <= 7'b1111111;SG2 <= 7'b1111111;case(minalarm_unit)0:SG3<=7'b1000000; 1:SG3<=7'b1111001;2:SG3<=7'b0100100; 3:SG3<=7'b0110000;4:SG3<=7'b0011001; 5:SG3<=7'b0010010;6:SG3<=7'b0000010; 7:SG3<=7'b1111000;8:SG3<=7'b0000000; 9:SG3<=7'b0010000; //7段译码值 default: SG3 <= 7'b1111111;endcasecase(minalarm_ten)0:SG4<=7'b1000000; 1:SG4<=7'b1111001;2:SG4<=7'b0100100; 3:SG4<=7'b0110000;4:SG4<=7'b0011001; 5:SG4<=7'b0010010;6:SG4<=7'b0000010; 7:SG4<=7'b1111000;8:SG4<=7'b0000000; 9:SG4<=7'b0010000; //7段译码值 default: SG4 <= 7'b1111111;endcasecase(houralarm_unit)0:SG6<=7'b1000000; 1:SG6<=7'b1111001;2:SG6<=7'b0100100; 3:SG6<=7'b0110000;4:SG6<=7'b0011001; 5:SG6<=7'b0010010;6:SG6<=7'b0000010; 7:SG6<=7'b1111000;8:SG6<=7'b0000000; 9:SG6<=7'b0010000; //7段译码值default: SG6 <= 7'b1111111;                    endcasecase(houralarm_ten)0:SG7<=7'b1000000; 1:SG7<=7'b1111001;2:SG7<=7'b0100100; 3:SG7<=7'b0110000;4:SG7<=7'b0011001; 5:SG7<=7'b0010010;6:SG7<=7'b0000010; 7:SG7<=7'b1111000;8:SG7<=7'b0000000; 9:SG7<=7'b0010000; //7段译码值 default: SG7 <= 7'b1111111;endcase		endelse if(mode == 2'd3)//时钟设置显示beginSG2 <= 7'b0111111;SG5 <= 7'b0111111;case(sec_unit)0:SG0<=7'b1000000; 1:SG0<=7'b1111001;2:SG0<=7'b0100100; 3:SG0<=7'b0110000;4:SG0<=7'b0011001; 5:SG0<=7'b0010010;6:SG0<=7'b0000010; 7:SG0<=7'b1111000;8:SG0<=7'b0000000; 9:SG0<=7'b0010000; //7段译码值 default: SG0 <= 7'b1111111;endcasecase(sec_ten)0:SG1<=7'b1000000; 1:SG1<=7'b1111001;2:SG1<=7'b0100100; 3:SG1<=7'b0110000;4:SG1<=7'b0011001; 5:SG1<=7'b0010010;6:SG1<=7'b0000010; 7:SG1<=7'b1111000;8:SG1<=7'b0000000; 9:SG1<=7'b0010000; //7段译码值 default: SG1 <= 7'b1111111;endcasecase(min_unit)0:SG3<=7'b1000000; 1:SG3<=7'b1111001;2:SG3<=7'b0100100; 3:SG3<=7'b0110000;4:SG3<=7'b0011001; 5:SG3<=7'b0010010;6:SG3<=7'b0000010; 7:SG3<=7'b1111000;8:SG3<=7'b0000000; 9:SG3<=7'b0010000; //7段译码值 default: SG3 <= 7'b1111111;endcasecase(min_ten)0:SG4<=7'b1000000; 1:SG4<=7'b1111001;2:SG4<=7'b0100100; 3:SG4<=7'b0110000;4:SG4<=7'b0011001; 5:SG4<=7'b0010010;6:SG4<=7'b0000010; 7:SG4<=7'b1111000;8:SG4<=7'b0000000; 9:SG4<=7'b0010000; //7段译码值 default: SG4 <= 7'b1111111;endcasecase(hour_unit)0:SG6<=7'b1000000; 1:SG6<=7'b1111001;2:SG6<=7'b0100100; 3:SG6<=7'b0110000;4:SG6<=7'b0011001; 5:SG6<=7'b0010010;6:SG6<=7'b0000010; 7:SG6<=7'b1111000;8:SG6<=7'b0000000; 9:SG6<=7'b0010000; //7段译码值default: SG6 <= 7'b1111111;                    endcasecase(hour_ten)0:SG7<=7'b1000000; 1:SG7<=7'b1111001;2:SG7<=7'b0100100; 3:SG7<=7'b0110000;4:SG7<=7'b0011001; 5:SG7<=7'b0010010;6:SG7<=7'b0000010; 7:SG7<=7'b1111000;8:SG7<=7'b0000000; 9:SG7<=7'b0010000; //7段译码值 default: SG7 <= 7'b1111111;endcase		end	        endendmodule

以上就是本次实验的全部代码。

modelsim仿真的实验代码

`timescale  1ns/1ns
module  tb_clock();//模块相关数据定义
reg        sys_clk         ;  //系统时钟50MHZ
reg        sys_rst_n       ;  //复位reg        light_an       ;   //控制亮度
reg        mooe_an         ;  //功能按键
reg        start_an        ;  //调整数值按键
reg        reset_an        ;  //切换区域按键	wire         led            ;   //做闹钟用  LEDR0  闪烁
wire [3:0]   led_mode       ;   //显示当前模式    LEDR17-LEDR14
wire [6:0]  SG0,SG1,SG2,SG3,SG4,SG5,SG6,SG7; //数码管的值  	7-6,4-3,1-0显示数字  5,2显示://sys_clk,sys_rst_n初始赋值,模拟触摸按键信号值
initialbeginsys_clk     <=   1'b1 ;sys_rst_n   <=   1'b0 ;light_an    <=   1'b1 ;start_an    <=   1'b1  ;reset_an    <=   1'b1  ;mooe_an     <=   1'b1  ;#30sys_rst_n  <=   1'b1 ;#1000mooe_an    <=   1'b0 ;#100mooe_an    <=   1'b1 ;#100mooe_an    <=   1'b0 ;#100mooe_an    <=   1'b1 ;#100mooe_an    <=   1'b0 ;#100mooe_an    <=   1'b1 ;#100start_an   <=   1'b0;#100start_an   <=   1'b1;#100reset_an   <=   1'b0;#100reset_an   <=   1'b1;#100start_an   <=   1'b0;#100start_an   <=   1'b1;#100reset_an   <=   1'b0;#100reset_an   <=   1'b1;#100start_an   <=   1'b0;#100start_an   <=   1'b1;#100mooe_an    <=   1'b0 ;#100mooe_an    <=   1'b1 ;end//clk:产生时钟
always  #10 sys_clk = ~sys_clk ;//重定义模块内部CNT溢出值
defparam clock_inst.clk_inst.CNT_MAX_1S = 100'd49;
defparam clock_inst.clk_inst.CNT_MAX_10MS = 100'd19;
defparam clock_inst.key_filiter_inst0.CNT_MAX = 100'd5;
defparam clock_inst.key_filiter_inst1.CNT_MAX = 100'd5;
defparam clock_inst.key_filiter_inst2.CNT_MAX = 100'd5;
defparam clock_inst.key_filiter_inst3.CNT_MAX = 100'd5;//模块例化
clock clock_inst
(.sys_clk   (sys_clk  )      ,   //系统时钟50MHZ.sys_rst_n (sys_rst_n)      ,   //复位.light_an  (light_an )      ,   //控制亮度.mooe_an   (mooe_an  )      ,   //功能按键.start_an  (start_an )      ,   //调整数值按键.reset_an  (reset_an )      ,   //切换区域按键	.led       (led      )      ,   //做闹钟用  LEDR0  闪烁.led_mode  (led_mode )      ,   //显示当前模式    LEDR17-LEDR14.SG0       (SG0)            ,.SG1       (SG1)            ,.SG2       (SG2)            ,.SG3       (SG3)            ,.SG4       (SG4)            ,.SG5       (SG5)            ,.SG6       (SG6)            ,.SG7       (SG7)			
);
endmodule

3.实物验证

系统启动默认时间从23:59:57开始,左下角灯为模式显示灯
在这里插入图片描述
系统自动走了一段时间,可以看到正常进位
在这里插入图片描述
按下light调节亮度
在这里插入图片描述
按下mooe按键调节到模式1计时模式,启动
在这里插入图片描述
再次按下mooe按键调节到模式2,进行闹钟调整
在这里插入图片描述
再次按下mooe按键调节到模式3,进行时间调整
在这里插入图片描述
再次按下mooe按键回到模式1,正常显示时钟
在这里插入图片描述

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本文主要探讨210的led驱动相关知识。 驱动 操作系统驱动硬件的代码,驱动上层是系统调用API,下层是硬件 宏内核&#xff1a;内核整体上为一个过程实现,运行在同一地址空间,相互调用简单高效 微内核&#xff1a;功能为独立过程,过程间通过IPC通信 …

【链表OJ—链表的回文结构】

提示&#xff1a;文章写完后&#xff0c;目录可以自动生成&#xff0c;如何生成可参考右边的帮助文档 文章目录 前言一、pandas是什么&#xff1f;二、使用步骤 1.引入库2.读入数据总结 前言 提示&#xff1a;这里可以添加本文要记录的大概内容&#xff1a; 例如&#xff1a;…

千里马2023年终总结-android framework实战

背景&#xff1a; hi粉丝朋友们&#xff1a; 2023年马上就过去了&#xff0c;很多学员朋友也都希望马哥这边写个年终总结&#xff0c;因为这几个月时间都忙于新课程halsystracesurfaceflinger专题的开发&#xff0c;差点都忘记了这个事情了&#xff0c;今天特别花时间来写个bl…

L1-062:幸运彩票

题目描述 彩票的号码有 6 位数字&#xff0c;若一张彩票的前 3 位上的数之和等于后 3 位上的数之和&#xff0c;则称这张彩票是幸运的。本题就请你判断给定的彩票是不是幸运的。 输入格式&#xff1a; 输入在第一行中给出一个正整数 N&#xff08;≤ 100&#xff09;。随后 N 行…

Rust学习笔记000 安装

安装命令 curl --proto https --tlsv1.2 -sSf https://sh.rustup.rs | sh $ curl --proto https --tlsv1.2 -sSf https://sh.rustup.rs | sh info: downloading installerWelcome to Rust!This will download and install the official compiler for the Rust programming la…

计算机网络【HTTP 灵魂拷问?】

1. HTTP 报文结构是怎样的&#xff1f; 对于 TCP 而言&#xff0c;在传输的时候分为两个部分:TCP头和数据部分。 而 HTTP 类似&#xff0c;也是header body的结构&#xff0c;具体而言: 起始行 头部 空行 实体由于 http 请求报文和响应报文是有一定区别&#xff0c;因此…

Plantuml之甘特图语法介绍(二十八)

简介&#xff1a; CSDN博客专家&#xff0c;专注Android/Linux系统&#xff0c;分享多mic语音方案、音视频、编解码等技术&#xff0c;与大家一起成长&#xff01; 优质专栏&#xff1a;Audio工程师进阶系列【原创干货持续更新中……】&#x1f680; 优质专栏&#xff1a;多媒…

2023-12-21 LeetCode每日一题(美丽塔 II)

2023-12-21每日一题 一、题目编号 2866. 美丽塔 II二、题目链接 点击跳转到题目位置 三、题目描述 给你一个长度为 n 下标从 0 开始的整数数组 maxHeights 。 你的任务是在坐标轴上建 n 座塔。第 i 座塔的下标为 i &#xff0c;高度为 heights[i] 。 如果以下条件满足&a…

【Google】关于Google Analytics埋点及API获取数据

本文是在实际操作中踩到的一些坑&#xff0c;并不是操作手册。具体的还是需要仔细按照官方文档操作。 参考文档&#xff1a;https://developers.google.com/analytics/ 重点看标红的文档即可 普通事件埋点 各端需要跟产品端确定好统一的事件名称和参数&#xff0c;否则数据混…