《基于FPGA的Verilog HDL数字钟设计》
该文档是关于如何使用FPGA（Field Programmable Gate Array）和Verilog HDL（硬件描述语言）设计一款具有多种功能的数字钟的教程。Verilog HDL是一种广泛使用的硬件描述语言，它允许工程师以接近自然语言的方式描述数字系统的硬件行为。
实验的主要目标包括：
1. 掌握FPGA的应用开发流程，如设计输入、编译、仿真和器件编程。
2. 熟悉EDA（电子设计自动化）软件的使用，这里可能是Xilinx ISE 13.1。
3. 学习Verilog设计方法，包括模块化和分层设计。
4. 实现一个能够显示时分秒，并具备多种扩展功能的数字钟，如校时、定时闹钟、秒表等。
实验要求设计的数字钟应具备以下功能：
1. 准确计时，并通过按键切换显示模式。
2. 计时范围从00:00:00到23:59:59。
3. 具备时间校正功能。
4. 提供时钟复位功能，将时间重置为00:00:00。
5. 可设置定时闹钟，闹钟持续1分钟，频率为1kHz。
6. 模拟广播电台的正点报时，以及整点报时功能，通过LED或外部电路实现。
7. 手动输入校时和定时闹钟。
8. 可选扩展功能，如万年历等。
设计步骤包括：
1. 分析Basys2实验板50MHz时钟如何实现系统功能。
2. 在Xilinx ISE 13.1中使用层次化方法设计计数和显示电路，编写源程序。
3. 进行编译和仿真分析，确保逻辑的正确性。
4. 创建管脚约束文件，进行编译和逻辑综合，生成.bit文件，这是下载到FPGA的必要文件。
5. 下载.bit文件到Basys2实验板，验证设计的功能。
设计中，数字钟由时钟模块和译码模块构成。时钟模块利用50MHz系统时钟分频产生1Hz的使能信号，进而生成每秒脉冲，控制不同模式下的计数和显示。模式选择信号(mode)决定了数码管显示的状态，例如常规显示、闹钟定时、时钟校时和秒表计时。计时、校时、闹钟和秒表功能通过特定的计数器实现，并通过输入的控制信号（如turn、pause）进行操作。
实验代码展示了clock模块的定义，包括输入和输出端口，如时钟信号clk、清零键clr、暂停键pause、模式选择mode、计时信号sec、min1、min0、hour1、hour0、报警提示alert和LED驱动信号LD_alert等。通过这些端口，Verilog代码实现了数字钟的各种功能。
这个基于FPGA的Verilog HDL数字钟设计是一个综合性的实践项目，涵盖了硬件描述语言、FPGA编程、系统设计和模拟验证等多个方面，对于理解和应用数字系统设计有重要的学习价值。
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