vhdl语言实例练习 闹钟系统控制电路.doc

一、课程设计的目的与要求
1．设计目的
l 熟悉MAXPLUS2/Quartus II软件，掌握软件的VHDL程序输入、程序编译和程序仿真操作；
l 学习利用VHDL语言设计闹钟系统控制电路程序。

2．设计要求
l 根据设计正文提出的闹钟控制电路功能设计相应VHDL程序。
l 有能力的同学，可以在设计正文提出的闹钟功能基础上，再提出新的功能并完成设计。

二、设计正文
设计一个闹钟系统控制电路，其功能如下：
计时功能：是钟表的基本功能，这里要求设计的时钟能够显示小时、分钟、秒钟（用户可以选择时钟工作方式是24小时显示方式或12小时显示方式）。
闹钟功能：用户设置闹钟时间，当时钟时间与闹钟时间相同时，闹钟发出警报。
VHDL源程序：
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ——包含库和程序包

entity naozhong is
port( clk,reset:in std_logic;
resettime: in std_logic_vector(16 downto 0);——端口表定义clk,reset,clocktime等输入变量；elert,hour,minute,secind输出变量
clocktime:in std_logic_vector(16 downto 0);
elert:out std_logic;
hour: out std_logic_vector(4 downto 0);
minute: out std_logic_vector(5 downto 0);
second: out std_logic_vector(5 downto 0));
end naozhong;

ARCHITECTURE clock of naozhong is
SIGNAL count1 : STD_LOGIC_VECTOR (5 DOWNTO 0);
SIGNAL count2 : STD_LOGIC_VECTOR (5 DOWNTO 0);
SIGNAL count3 : STD_LOGIC_VECTOR (4 DOWNTO 0); ——设置信号count1 count2 count3
BEGIN
second<=count1;
minute<=count2;
hour<=count3;
PROCESS(clk,reset)
BEGIN
if (clocktime=count3&count2&count1) then ——闹钟报警功能：当现在时间与设定报警时间相同时，发出警报
elert<='1';
else
elert<='0';
end if;
IF (reset='1')THEN
count1<=resettime(5 downto 0);
count2<=resettime(11 downto 6); ——计时功能：以24小时的时钟计时
count3<= resettime(16 downto 12);
elsif (clk'event AND clk='1') then
count1<=count1+'1';
if (count1="111011") then
count2<=count2+'1';
count1<="000000";
if(count2="111011")then
count3<=count3+'1';
count2<="000000";
if (count3="10111")then
count3<="00000";
end if;
end if;
end if;
end if; ——程序结束
END PROCESS;
END clock;
三、实验结果与分析

图表 1闹钟系统控制—秒钟

由图表1看出在时钟信号clk作用下，秒钟由000000,000001,000010,000100，依次递增计时，并且从闹钟定时clocktime=00000000000000000，报时输出elert=1,完成报时功能。
图表 2闹钟系统控制—秒钟
由图2中可看出，当秒钟计时到second=111011即59秒时，跳转到second=000000，并且有分钟进位minute=0000001，实现了进位功能。

图表3闹钟系统控制—分钟

从图3红框中看出分钟计时minute由000000,000001，000010，000011，依次递增完成分计时；并且闹钟功能依然有效。
要完成显示小时计时功能必须对时钟进行设定才能观察得到，因此加入reset功能，当将时间设定为resettime。

图表4闹钟系统控制—时钟

从图表4中橙色和红色方框中可以看出当分钟minute由111011进位到000000，并且使小时位hour开始计时，分钟每六十进位，小时加1,；
当reset=1时，将resettime=00000111010111011传递给时钟，实现了时钟设置功能。

图表5闹钟系统控制—闹钟功能

如上图中红色框中可看出设定的闹钟时间为clocktime=00000000000000110，当时钟计时到该时间时，如橙色框中看出闹钟报时elert=1,完成报时功能。
综合以上分析可知该闹钟系统控制电路完成了所需功能。