基于FGA的VerilogHDL数字钟设计完整版.docx

在本项目中，基于FGA（Field-Programmable Gate Array）的Verilog HDL（Hardware Description Language）被用于设计一个数字钟。Verilog HDL是一种用于描述数字系统的硬件描述语言，它允许工程师以行为或结构化的方式描述电子电路。在本设计中，Verilog HDL被用来创建一个功能丰富的数字时钟，包括时钟显示、闹钟定时、时钟校时和秒表计时。 这个数字钟的时间范围设定为00:00:00到23:59:59，覆盖了一整天的时间。设计还包括了校正时间的功能，使得用户可以在认为时钟不准确时调整分钟和小时的值。此外，还有一个定时报时功能，可以根据设定的时间间隔进行提醒，例如1分钟（1kHz）的频率，模拟广播电台的正点报时，通过LED灯或外接电路来实现。 设计的核心是时钟模块，它接收一个50MHz的系统时钟clk，通过分频生成1Hz的使能控制信号enable，进一步产生1s的脉冲second_en，用于每秒计时。时钟模块中的计数器（如count、smin0、smin1、shour0、shour1）协同工作，实现分钟、小时的正确计数，而秒的计数则通过LED闪烁表示。4位数码管用于显示时钟的时分。 在模式控制信号的指导下，系统可以处于四种不同的工作状态： 1. mode=00，常规时钟显示。 2. mode=01，闹钟定时状态，可以设置闹钟提醒。 3. mode=10，时钟校时状态，允许用户调整时间。 4. mode=11，秒表计时状态，可以实现清零、暂停和记录时间的功能。 在闹钟功能中，当turn信号为1时，用户可以调整分钟（amin1、amin0），为0时调整小时（ahour1、ahour0）。而秒表功能中，当pause信号为0时开始计时，1时暂停计时。此外，还有一个LD_alert信号，当闹钟设定后，如果闹钟时间匹配当前时间，该信号会被激活，通过LED灯显示提醒用户。 整个设计还包括译码模块，它的作用是将内部的二进制计数值转换为人类可读的十进制形式，以便在数码管上显示。在代码中，可以看到使用always块和assign语句来定义和驱动这些功能。在Verilog HDL中，这些块用于描述组合逻辑和时序逻辑，assign关键字则用于定义静态赋值。 通过输入管脚约束文件，设计可以被编译和逻辑综合，生成用于下载到Basys2实验板上的.bit文件。下载完成后，可以通过观察LED灯的行为来验证设计的功能是否正确实现。 总结起来，这个基于FGA的Verilog HDL数字钟设计是一个综合性的项目，涵盖了数字系统设计的基础，包括时钟管理、状态机、计数器、译码逻辑以及与硬件接口的实现。它不仅锻炼了设计者在Verilog HDL编程上的技能，还展示了数字系统设计的实践应用。