用QUartus ll编写一个V本实验的任务就是设计一个秒表,系统时钟选择时钟模块的 50MHz,由于计时 时钟信号为 100Hz,因此需要对系统时钟进行分频才能得到,之所以选择 1KHz 的时 钟是因为七段码管需要扫描显示,所以选择 1KHz。另外为了控制方便,需要一个复 位按键、启动计时按键和停止计时按键,分别选用实验箱按键模块的 KEY0 和拨动 开关 SW0,按下 KEY0,系统复位,所有寄存器全部清零;拨动 SW0,秒表启动计 时;再次拨动 SW0,秒表停止计时,并且七段码管显示当前计时时间,如果再次拨 动 SW0,秒表继续计时,除非按下 KEY0,系统才能复位,显示全部为 00-00-00。
时间: 2025-03-28 22:12:16 浏览: 110
这是一个基于Quartus II的FPGA秒表设计任务,以下是设计方案及其实现思路:
### 1. 系统架构概述
我们需要完成以下功能:
- **系统时钟分频**:将输入的50 MHz时钟降频到100 Hz用于计时模块,以及生成1 KHz时钟供数码管扫描显示;
- **控制逻辑**:通过KEY0键实现复位功能,SW0拨动开关切换启动/暂停状态;
- **数字显示**:利用7段数码管实时更新当前的时间。
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### 2. 设计步骤
#### (1) 分频电路的设计
为了从50 MHz获取所需的低频率信号(如100 Hz和1 KHz),我们采用分频技术。这里可以使用计数器配合比较器来实现特定周期的脉冲输出。
- 对于`100 Hz = 50e6 / 500k`,需要一个模值为50万的计数器;
- 同理对于`1 kHz = 50e6 / 50k`,则需设置模值为5万的计数器;
```verilog
always @(posedge clk_50m or negedge reset_n)
begin
if (!reset_n) begin // 异步清零
count <= 0;
end else begin
if (count == DIVIDER - 1) begin // 到达设定上限自动归零并触发下一拍
count <= 0;
clk_out <= ~clk_out; // 输出翻转形成目标频率波形
end else begin
count <= count + 1'b1;
end
end
end
```
其中DIVIDER取决于期望获得的目标频率值(例如取整后的数值)。
#### (2) 计时器部分
该单元接受来自上面产生的稳定100赫兹时钟作为基准,并递增累积记录经历过的每一个完整一秒单位直至溢出为止。
```verlogi
reg [9:0] seconds_reg=0;//表示秒级进制最大至60s即满屏倒回初始位置重新开始累加
always@(posedge slow_clk or posedge key_reset )
if(key_reset )seconds_reg<=0;
else if(seconds_reg==59)//当达到一分钟界限条件时重置回去
seconds_reg<=0 ;
else
seconds_reg<=seconds_reg+1 ;
//同样的原理适用于分钟与小时级别处理...
```
#### (3) 控制按键响应机制
根据题目需求描述,“按下 KEY0 将导致整个设备进入初始化模式”,而“每次改变 SW0 的方向都会依次执行开启—>关闭->恢复运作”这三个动作循环顺序变化一次。“这可通过定义相应标志变量并在组合逻辑里判断其最新状况是否符合条件达成。”
```Verliog
wire start_stop_flag ; //假设高电平代表激活定时流程反之则是停滞不动待命阶段
assign start_stop_flag=(sw[0]==prev_sw)?start_stop_flag_prev : !start_stop_flag_prev;
always@(*) prev_sw<=sw[0]; //同步保存上一时刻读入的状态信息以便后续对比差异检测事件发生与否.
```
最后再把上述三个关键环节整合起来并通过合适的连接路径传递各自的数据流即可构建完整的硬件描述语言版本解决方案了!
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### 3. 总结说明要点
以上简单介绍了如何运用Qurtas工具平台编写一段VHDL代码去模拟实际生活中常见的电子手表装置基本工作过程的大致框架结构安排情况。当然这其中还有很多细节地方有待进一步完善优化调整比如精确度校准等方面的问题考虑进去才行哦~
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