《电路CAD时钟设计报告》全面解析
时钟设计在电子工程领域中是一项基础而重要的任务，尤其是在现代科技中，精确的时间控制对于许多系统都至关重要。这篇报告详细介绍了使用电路CAD技术进行时钟设计的过程，涉及到VHDL语言、硬件描述语言以及可编程逻辑器件的应用。
一、实验目标
本次实验的主要目标是利用VHDL语言设计一个具有时分秒计时功能的数字时钟，同时具备快速校时和闹钟设定功能。这要求设计者不仅掌握基本的计数器设计，还要理解如何通过硬件实现时间和闹钟的设定。
二、设计内容与要求
1. 时钟电路应能显示6位数字，涵盖时、分、秒三个计时单位。
2. 提供快速校时功能，可以独立调整时、分的个位和十位。
3. 扩展功能包括闹钟设置，当设定的闹钟时间到达时，时钟会发出响铃提示。
三、实验原理
设计时钟控制器的核心是通过定义中间信号量和编写进程来处理进位计时。输入信号的选择用于控制对分、时的调整。为了实现1Hz的秒计数时钟，需要设计一个分频计数器，将较高频率的输入时钟分频得到合适的频率。
四、所需设备与材料
实验需要用到QUARTUSII软件作为编译环境，GW48 EDA/SOPC实验箱提供硬件平台。实验箱虽然不直接支持6位数码管显示，但可以通过功能键和按键操作来模拟时钟位的加一操作。
五、方案设计与实现
1. 定义输入输出端口，包括时钟信号（clk1, clk2），按键输入（md1, md2），以及输出（speak, sout1, sout2, fout1, fout2, mout1, mout2）等。
2. 设计分频计数器以产生1Hz的时钟信号。
3. 编写分、秒、时的计数程序，并实现相应的显示程序。
4. 设计控制按键的状态图，明确各个按键对应的功能，如调整时、分的个位和十位，设定定时时间，以及开启和关闭闹钟。
5. 给出VHDL代码示例，展示如何将这些功能整合到一个实体（entity）中。
六、程序结构
在VHDL代码中，`entity shizhong`定义了输入输出端口和内部信号，包括用于计时的信号（hou1, hou2, min1, min2, sec1, sec2）和用于显示的信号（sout1, sout2, fout1, fout2, mout1, mout2）。`architecture one`描述了系统的结构，包括分频计数器和各种计数进程，以及根据按键输入进行状态转换的逻辑。
通过这样的设计，时钟不仅可以准确计时，还可以根据用户需求进行个性化设置，增加了实用性和交互性。这种设计方法不仅适用于教学实践，也是实际工程中常用的技术手段，为学习者提供了宝贵的实践经验。
