設計并制作一臺數字日歷。

1.1.2 性能指標要求

① 用EDA的I/O設備和PLD芯片實現數字日歷的設計。

② 數字日歷能夠顯示年、月、日、時、分和秒。

③ 用EDA上的8只八段數碼管分兩屏分別顯示年、月、日和時、分、秒，即在一定時間段內顯示年、月、日（如20080101），然后在另一時間段內顯示時、分、秒（如00123625），兩個時間段能自動倒換。

④ 數字日歷具有復位和校準年、月、日、時、分、秒的按鈕，但校年和校時同用一個按鈕，即在顯示年、月、日時用此按鈕校年，在顯示時、分、秒時則用此按鈕校時，依此類推。

1.2 設計思路及設計框圖

1.2.1設計思路

              用verilogHDL語言該設計中總體包括顯示部分、計時部分、控制部分、校時部分、年月日部分以及分頻功能再加上自己的創新。然后調試出來,下載到箱驗證。

數字日歷由6個模塊組成，分別有計數器模塊（jsq）,年月日模塊(wnl2018)，控制

模塊(control)，校時選擇模塊(mux_4)和顯示選擇模塊（mux_16）還有奇數月份報時模塊(led)，分頻模塊(fenping);奇月報時模塊為創新模塊，它當在月份為奇數的時候燈光全亮，偶數的時候全滅。

1.2.2總體設計框圖

2  各個模塊程序的設計

1.1 校時選擇模塊

當k=0時，開關j1,j2,j3校秒時分然后將信號分別送到jsq模塊的jm(校秒)、jf（校分）、js（校時）。當k=1時，開關j1,j2,j3校年月日然后將信號分別送到wnl2018模塊的jr(校日)、jy（校月）、jn（校年）。

1.2 顯示選擇模塊

當k=0時，把jsq送來的時分秒的狀態信號送到數碼管顯示。當k=1時，把wnl2018送來的年月日的狀態信號送到數碼管顯示。

1.3 計數器模塊

clrn是異步清除輸入端，低電平有效；clk是時鐘輸入端，上升沿有效；jm、jf和js分別是校秒、校分、校時輸入端；qm[7..0]、qf[7..0]、qs[7..0]分別是年、月、日的輸出端;cout是進位。

1.4 控制模塊

clk是1秒時鐘輸入端，k1和k2是控制輸入端，當k1k2=00或11時是自動顯示模式，控制數碼顯示器用8秒鐘時間顯示年、月、日，另外8秒時鐘時間顯示時、分、秒；當k1k2=01時，僅顯示年、月、日，同時用j1，j2，和j3校秒、校分、校時；當k1k2=10時，僅顯示年、月、日，同時用j1、j2和j3校日、校月和校年；k是控制輸出端。

1.5 分頻器模塊

使用了一個20M分頻的電路，用于萬年歷的計時自動切換的顯示模式。

1.6 Led模塊

    當月數為奇數是led燈全亮，偶數是全滅。

clrn是異步清除輸入端，低電平有效；clk是時鐘輸入端，上升沿有效；jn、jy和jr分別是校年、校月、校日輸入端；qn[15..0]、qy[7..0]、qr[7..0]分別是年、月、日的輸出端。

3  調試過程

首先，新建一個工程，把編寫的程序模塊放入進去，再把六十計數器和二十四計數器的分別生成原件符號，然后進行原理圖編輯，再連接好24小時計數器的設計同時生成原件符號。最后把各元器件組合起來。編譯,仿真,鎖定引腳，下載無誤后再調試看看能不能實現任務里面要求的功能。

4  功能測試

4.1 測試儀器與設備

              Quartus II9.0 和EDA實驗箱

4.2 性能指標測試

把程序下載后試驗箱上能夠正確實現年、月、日和時、分、秒的顯示和切換。也能通過調節K1和K2來調節年月日和日期的切換，新加的led燈也能實現奇數全亮偶數全滅的效果。

雖然花了很多時間去做，不過我不僅學會如何做萬年歷，而且更熟練的運用QuartusII9.0軟件，對EDA技術有更深入的認識。在做完基本要求之后還創新了一個功能。雖然我創新的思路很簡單，但是實際操作中還是遇到了很多困難，比如說自己編寫的程序無法實現預期的要求。然后我就去百度和結合自己的程序繼續編寫代碼，有時實在寫不出來，我就跑去問老師。在這次中學到了很多很多東西，也增加了自己的思考能力和動手能力。從一開始開題選題，然后再著手設計框圖，再到網上查閱相關資料，確定電路圖到最終制作成型，每一步都有自己努力的付出。剛開始我做的并不成功，不能顯示萬年歷的結果。但是我相信沒有人是一下子就可以做出來的，在成功之前的付出往往是巨大的。于是我對編寫的程序進行了認真檢查和反復更改，終于我成功的實現了所需的全部功能。這次使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論

附錄1：仿真波形圖（部分模塊）

Wnl2018模塊仿真波形圖

control模塊仿真波形圖

分頻器模塊
module fenping(clk,clk_HZ);
input clk;
output reg clk_HZ;
reg[24:0] counter;
always @(posedge clk)
begin
              counter = counter + 1;
              if(counter==5000000) counter = 'b0;
              else if(counter<=2500000) clk_HZ = 'b0;
              else clk_HZ = 'b1;
end
Endmodule
控制模塊
module control(clk,k1,k2,k);
input clk,k1,k2;
output reg k;
reg [3:0] qc;
reg rc;
always @(posedge clk)
              begin qc=qc+1;
              if(qc<8) rc = 0;
              else rc = 1;
              case ({k1,k2})
              0:k = rc;
              1:k = 0;
              2:k = 1;
              3:k = rc;
              endcase
end
endmodule
校時選擇模塊
module mux_4(k,jm,jf,js,jr,jy,jn,j1,j2,j3);  
              input k,j1,j2,j3;
              output reg jm,jf,js,jr,jy,jn;
              always
              begin
                            if(k==0) {jm,jf,js}={j1,j2,j3};
                            else {jr,jy,jn} = {j1,j2,j3};
              end                                         
                            endmodule
顯示選擇模塊
module mux_16(k,qm,qf,qs,qr,qy,qn,q);
input k;
input[7:0] qm,qf,qs,qr,qy;
input[15:0] qn;
output reg[31:0] q;
always
              begin
              if(k==0) begin
              q[31:24] = 0;
              q[23:0] = {qs,qf,qm}; end
              else q={qn,qy,qr};
end
endmodule
年月日模塊
module wnl2018(clrn,clk,jn,jy,jr,qn,qy,qr);
input clrn,clk,jn,jy,jr;
output [15:0] qn;
output [7:0] qy,qr;
reg [15:0] qn;
reg[7:0] qy,qr;
reg clkn,clky;
reg [7:0] date;
reg clkn1,clkn2,clkn3;
initial begin clkn1 = 1;clkn2 = 1;clkn3 = 1;end//初始化年脈沖
initial begin qn = 'h2000;qy = 1;qr = 1;end//初始化年，月，日時間
always @(posedge (clk^jr) or negedge clrn)//日計數模塊
begin
              if(~clrn) qr = 1;
              else begin
                            if(qr==date) qr = 1;
                            else qr=qr+1;
                            if(qr[3:0] == 'ha) begin
                                          qr[3:0] = 0;qr[7:4] = qr[7:4] + 1;end
                                          if(qr==date) clky = 1;
                                          else clky = 0;end
                                          end            
always @(posedge clky^jy or negedge clrn)//月計數模塊
begin
              if(~clrn) qy = 1;
              else begin
                            if(qy=='h12) qy = 1;
                            else qy=qy+1;
                            if(qy[3:0] == 'ha) begin
                                          qy[3:0] = 0;qy[7:4] = qy[7:4] + 1;end
                                          if(qy=='h12) clkn = 1;
                                          else clkn = 0;end
                                          end                                         
                                          always
                                                        begin
                                                        case(qy)
                                          'h01: date = 'h31;
                                          'h02: begin
                                                        if((qn/4==0)&(qn/100!=0)|(qn/400==0)) date = 'h29;
                                                        else date = 'h28;end
                                                        'h03: date = 'h31;
                                                        'h04: date = 'h30;
                                                        'h05: date = 'h31;
                                                        'h06: date = 'h30;
                                                        'h07: date = 'h31;
                                                        'h08: date = 'h31;
                                                        'h09: date = 'h30;
                                                        'h10: date = 'h31;
                                                        'h11: date = 'h30;
                                                        'h12: date = 'h31;
                                                        default: date = 'h30;
                                                        endcase
                                          end
                                          //年計數模塊
                                          always @(posedge (clkn^jn) or negedge clrn)
                                                        begin
                                                                      if(~clrn) qn[3:0] = 0;
                                                                      else begin if(qn[3:0]==9) qn[3:0] = 0;
                                                                                    else qn[3:0] = qn[3:0] + 1;
                                                                                    if(qn[3:0] == 9) clkn1 = 0;
                                                                                    else clkn1 = 1;end
                                                                      end
                                                        always @(posedge clkn1 or negedge clrn)
                                                                      begin
                                                                                    if(~clrn) qn[7:4] = 0;
                                                                                    else begin if(qn[7:4]==9) qn[7:4] = 0;
                                                                                                  else qn[7:4] = qn[7:4] + 1;
                                                                                                  if(qn[7:4]==9) clkn2 = 0;
                                                                                                  else clkn2 = 1;end
                                                                                                  end
                                                        always @(posedge clkn2 or negedge clrn)
                                                                      begin
                                                                                    if(~clrn) qn[11:8] = 0;
                                                                                    else begin if(qn[11:8] == 9) qn[11:8] = 0;
                                                                                    else qn[11:8] = qn[11:8] + 1;
                                                                                    if(qn[7:4] == 9) clkn3 = 0;
                                                                                    else clkn3 = 1;end
                                                                                    end
                                                        always @(posedge clkn3 or negedge clrn)
                                                                      begin
                                                                                    if(~clrn) qn[15:12] = 2;
                                                                                                  else if(qn[15:12]==9) qn[15:12] = 0;
                                                                                                                else qn[15:12] = qn[15:12] + 1;
                                          end
endmodule
Led燈模塊
module led(months,qledout);
input [7:0]months;
output reg [11:0] qledout;
always
begin
              if(months%2)
              begin
                            qledout = 'b111111111111;            
              end
              else qledout = 'b000000000000;            
end
endmodule
六十進制計數器模塊
module cnt60(clk,clrn,j,q,cout);
input clk,clrn,j;
output reg[7:0] q;
output reg cout;
always @(posedge clk^j or negedge clrn)
begin
              if(~clrn) q = 0;
              else begin
                            if(q=='h59) q= 0;
                            else q=q+1;
                            if(q[3:0]=='ha) begin
                            q[3:0] = 0; q[7:4]=q[7:4] + 1;end
                            if(q=='h59) cout = 1;
                            else cout = 0; end
                            end
              endmodule
二十四進制計數器模塊
module cnt24(clk,clrn,j,q,cout);
input clk,clrn,j;
output reg [7:0] q;
output reg cout;
always @(posedge clk^j or negedge clrn)
begin
if(~clrn) q = 0;
else begin
              if(q=='h23) q= 0;
              else q = q+1;
              if(q[3:0] == 'ha) begin
              q[3:0] = 0;q[7:4] = q[7:4] + 1;end
              if(q == 'h23) cout=1;
              else cout = 0;end
end
Endmodule

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2020-11-4 20:37 上傳

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