dianzishezhong.txt

电子时钟 EDA 基本要求： 24小时计数显示； 具有校时功能（时

电子时钟   EDA


电子时钟   EDA
一、         VHDL的发展
硬件描述语言HDL是一种用形式化方法描述数字电路和系统的语言。利用这种语言，数字电路系统的设计可以从上层到下层（从抽象到具体）逐层描述自己的设计思想，用一系列分层次的模块来表示极其复杂的数字系统。然后，利用电子设计自动化（EDA）工具，逐层进行仿真验证，再把其中需要变为实际电路的模块组合，经过自动综合工具转换到门级电路网表。接下去，再用专用集成电路ASIC或现场可编程门阵列FPGA自动布局布线工具，把网表转换为要实现的具体电路布线结构。目前，这种高层次(high-level-design)的方法已被广泛采用。据统计，目前在美国硅谷约有90%以上的ASIC和FPGA采用硬件描述语言进行设计。
早在1980年，因为美国军事工业需要描述电子系统的方法，美国国防部开始进行VHDL的开发。1987年，由IEEE（Institute of Electrical and Electro- nics Engineers）将VHDL制定为标准。参考手册为IEEE VHDL语言参考手册标准草案1076/B版，于1987年批准，称为IEEE 1076-1987。应当注意，起初VHDL只是作为系统规范的一个标准，而不是为设计而制定的。第二个版本是在1993年制定的，称为VHDL-93，增加了一些新的命令和属性。虽然有“VHDL是一个4亿美元的错误”这样的说法，但VHDL毕竟是1995年以前唯一制订为标准的硬件描述语言，这是它不争的事实和优势；但同时它确实比较麻烦，而且其综合库至今也没有标准化，不具有晶体管开关级的描述能力和模拟设计的描述能力。目前的看法是，对于特大型的系统级数字电路设计，VHDL是较为合适的。实质上，在底层的VHDL设计环境是由Verilog HDL描述的器件库支持的，因此，它们之间的互操作性十分重要。目前，Verilog和VDHL的两个国际组织OVI、VI正在筹划这一工作，准备成立专门的工作组来协调VHDL和Verilog HDL语言的互操作性。OVI也支持不需要翻译，由VHDL到Verilog的自由表达。

 二、设计要求
基本要求：
1、24小时计数显示；
2、具有校时功能（时，分） ；
附加要求：
1、秒表功能（复位，计时）；


三、实验程序
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITY CLOCK IS
PORT (
        CLK1:IN STD_LOGIC;
        CLK2:IN STD_LOGIC;
        R1:IN STD_LOGIC;
        R2:IN STD_LOGIC;
        scond:IN STD_LOGIC;
        HOUR:IN STD_LOGIC;
        MINI:IN STD_LOGIC;
        RESET:IN STD_LOGIC;
        DOUT:OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);  
  CHOICE:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));
END CLOCK;
ARCHITECTURE behav OF CLOCK IS
SIGNAL LED7:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
SIGNAL SLIP:STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);
SIGNAL a,b,c,d,e,f,g,h:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
BEGIN
---------------------------------------
  PROCESS (CLK2)
     BEGIN
     IF CLK2'EVENT AND CLK2='1' THEN     
    IF SLIP<"111" THEN SLIP<=SLIP+1;
    ELSE    SLIP<="000"; 
       END IF;
          CASE SLIP IS
    WHEN "000"=> CHOICE<="00000001";LED7<=a;
    WHEN "001"=> CHOICE<="00000010";LED7<=b;
    WHEN "010"=> CHOICE<="00000100";LED7<=c;
    WHEN "011"=> CHOICE<="00001000";LED7<=d;

    WHEN "100"=> CHOICE<="00010000";LED7<=e;
    WHEN "101"=> CHOICE<="00100000";LED7<=f;
    WHEN "110"=> CHOICE<="01000000";LED7<=g; 
       WHEN "111"=> CHOICE<="10000000";LED7<=h;

    WHEN OTHERS=>CHOICE<="00000001";LED7<=a;
 END CASE;      
          END IF;
END PROCESS;
                   PROCESS (CLK1)

    BEGIN
   IF CLK1'EVENT AND CLK1='1' THEN

    IF a<"1001"THEN a<=a+1;
     ELSE b<=b+1;a<="0000";     END IF; -------0--a

    IF( a="1001"and b="0101")then
       d<=d+1;b<="0000";a<="0000";  end if;

    IF c="1100"THEN c<="1101";f<="1101";
     ELSE c<="1100";   f<="1100";  END IF; -------2--c-f--

    IF d="1010"THEN e<=e+1;d<="0000"; END IF; -------3--d

    IF( d="1001"and e="0101")then
       g<=g+1;e<="0000";d<="0000";end if;

    IF g="1010"THEN     
      h<=h+1;g<="0000";   END IF; -------6--g
    IF (h="0010" and g="0011")THEN  
       a<=a+1;h<="0000";   END IF; -------7--h
----------部分[时间可调开始-----
IF  RESET='1' THEN
         a<="0000";
         b<="0000";
         c<="0000";
         d<="0000";
         e<="0000";
         f<="0000";
         g<="0000";
         h<="0000";
     END IF; ----复位键
IF scond='1' THEN a<="0000";b<="0000"; END IF;----精确调整秒清零
          IF MINI='1'THEN d<=d+1;END IF;---分钟调整
IF (d="1001" and e="0101")then
d<="0000";e<="0000";g<=g;END IF;--59分时小时不加1
IF d="1010"THEN e<=e+1;d<="0000"; END IF;---分钟不延时
  IF HOUR='1'THEN g<=g+1;END IF;---小时调整
  IF g>"1000"THEN g<="0000";h<=h+1;END IF;--小时不延时
  IF (g="0011" and h="0010")then g<="0000";h<="0000";END IF;--小时调整不延迟
-----------部分[时间可调结束-----
-----------部分[秒表计时开始-----
 IF R1='1' THEN
         a<="0000";
         b<="0000";
         c<="1100";
         d<="0000";
         e<="0000";
         f<="1100";
         g<="0000";
         h<="0000";
     END IF;----秒表复位
IF R2='1' THEN a<=a;
else a<=a+1; END IF;---即时计时
-----------部分[秒表计时结束------
END IF;
END PROCESS;
------------------------------------------
PROCESS(LED7)
  BEGIN
   CASE LED7 IS
    WHEN "0000"=> DOUT<="0111111";
    WHEN "0001"=> DOUT<="0000110";
    WHEN "0010"=> DOUT<="1011011";
    WHEN "0011"=> DOUT<="1001111";
    WHEN "0100"=> DOUT<="1100110";

    WHEN "0101"=> DOUT<="1101101";
    WHEN "0110"=> DOUT<="1111101";
    WHEN "0111"=> DOUT<="0000111";
    WHEN "1000"=> DOUT<="1111111";
    WHEN "1001"=> DOUT<="1101111";

    WHEN "1100"=> DOUT<="0000000";
    WHEN "1101"=> DOUT<="1000000";

    WHEN OTHERS=> DOUT<="0000000";
  END CASE;
END PROCESS;

END behav;
四、     实验仿真效果图
实验程序通过编译，无错误，设置CLK和CLK1的宽度为1输入信号进行仿真，得到仿真效果如下图：



五、实验结果：
1.       实现了基本要求：24小时计时；分钟小时可调；
2.       并在基本要求的基础上增加了复位，以及精确调整时的秒清零功能；
3.       解决了调节时候的分钟和小时进位时候的延迟现象；
4.       分钟调整时，当调整至59时，此时的小时不增加，合理化设计；
5.       简单秒表功能：R1复位开始秒表，R2计时；
以上实验结果现象在实验箱上正常演示,通过老师检查!