FPGA的数字钟带校时闹钟报时功能VHDL

名称：基于FPGA的数字钟具有校时闹钟报时功能

软件：Quartus

语言：VHDL

要求：

  1、计时功能:这是数字钟设计的基本功能，每秒钟更新一次,并且能在显示屏上显示当前的时间。
  2、闹钟功能:如果当前的时间与闹钟设置的时间相同,则扬声器发出闹音。
  3、校时设置:用户可以通过功能键重新进行时间设置.精确校时时还可以对秒进行清零

  4、整点报功能:如果当前时间为整点，则扬声器发出特定频率的整点报音。
  5、闹铃设置:用户可以通过功能键完成任意时间的闹铃设置。
  6、显示功能:正常计时状态6位数码管分别显示时、分、秒;校时状态显示时、分、闹钟设置状态显示当前闹钟的时分设置值。

  本课题要达到的目标是:在Quartus II软件上用VHDL语言编写相关的应用程序，利用FPGA完成数字时钟，使其功能基本得到实现。

部分代码展示

LIBRARY ieee;
   USE ieee.std_logic_1164.all;
ENTITY Digital_clock IS
   PORT (
      clk_50M     : IN STD_LOGIC;
      key_0       : IN STD_LOGIC;--模式设置按键--4'd0:计时，4'd1：闹钟，4'd3:温度
      key_1       : IN STD_LOGIC;--设置修改
      key_2       : IN STD_LOGIC;--修改确认
      key_3       : IN STD_LOGIC;--修改时分秒,闹钟关闭
   one_wire    : INOUT STD_LOGIC;  -- 传感器One-Wire总线
      
      bell_out    : OUT STD_LOGIC;
      led_mode    : OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);--led显示当前模式
      bit_select  : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);--数码管位选
      seg_select  : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0)--数码管段选
   );
END Digital_clock;
ARCHITECTURE behave OF Digital_clock IS
--模块声明
   --响铃模块
   COMPONENT Bell IS
      PORT (
         clk_50M     : IN STD_LOGIC;
         clear_alarm : IN STD_LOGIC;
         alarm_hour_time : IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);
         alarm_minute_time : IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);
         alarm_second_time : IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);
         hour_time   : IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);
         minute_time : IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);
         second_time : IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);
         bell_out    : OUT STD_LOGIC
      );
   END COMPONENT;
   --闹钟模块
   COMPONENT alarm_clock IS
      PORT (
         clk_50M     : IN STD_LOGIC;
         state_mode  : IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
         set_time_key : IN STD_LOGIC;
         confirm_key : IN STD_LOGIC;
         change_time_key : IN STD_LOGIC;
         alarm_hour_time : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);
         alarm_minute_time : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);
         alarm_second_time : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0)
      );
   END COMPONENT;
   --显示模块
   COMPONENT display IS
      PORT (
         clk         : IN STD_LOGIC;
         state_mode  : IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
temperature : IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);--温度
         alarm_hour_time : IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);
         alarm_minute_time : IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);
         alarm_second_time : IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);
         hour_time   : IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);
         minute_time : IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);
         second_time : IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);
         bit_select  : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);
         seg_select  : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0)
      );
   END COMPONENT;
   --设置模式
   COMPONENT set_mode IS
      PORT (
         clk_50M     : IN STD_LOGIC;
         set_mode_key : IN STD_LOGIC;
         led_mode    : OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
         state_mode  : OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)
      );
   END COMPONENT;
   --分频模块
   COMPONENT fenping IS
      PORT (
         clk_50M     : IN STD_LOGIC;
         clk_1Hz     : OUT STD_LOGIC
      );
   END COMPONENT;
   --按键消抖
   COMPONENT key_jitter IS
      PORT (
         clkin       : IN STD_LOGIC;
         key_in      : IN STD_LOGIC;
         key_negedge : OUT STD_LOGIC
      );
   END COMPONENT;
   --计时模块
   COMPONENT jishi IS
      PORT (
         clk_50M     : IN STD_LOGIC;
         clk_1Hz     : IN STD_LOGIC;
         state_mode  : IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
         set_time_key : IN STD_LOGIC;
         confirm_key : IN STD_LOGIC;
         change_time_key : IN STD_LOGIC;
         hour_time   : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);
         minute_time : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);
         second_time : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0)
      );
   END COMPONENT;
COMPONENT ds18B20 is  
port(
clk : in std_logic;   --为50MHz 
dq  : inout std_logic;  
LED : out std_logic; 
LED2 : out std_logic; 
LED3 : out std_logic; 
rst: in std_logic; 
temp_h:out std_logic_vector(7 downto 0);
temp_l:out std_logic_vector(7 downto 0)
);  
end COMPONENT; 
   SIGNAL state_mode            : STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);--当前模式，4'd0:计时，4'd1：闹钟，4'd2:跑表
   SIGNAL hour_time             : STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);--时
   SIGNAL minute_time           : STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);--分
   SIGNAL second_time           : STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);--秒
   SIGNAL alarm_hour_time       : STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);--闹钟时
   SIGNAL alarm_minute_time     : STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);--闹钟分
   SIGNAL alarm_second_time     : STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);--闹钟秒
   
   SIGNAL key_0_negedge         : STD_LOGIC;--按键下降沿
   SIGNAL key_1_negedge         : STD_LOGIC;--按键下降沿
   SIGNAL key_2_negedge         : STD_LOGIC;--按键下降沿
   SIGNAL key_3_negedge         : STD_LOGIC;--按键下降沿
   
   SIGNAL clk_1Hz               : STD_LOGIC;--1Hz

  

本代码已在开发板验证，开发板资料见：

FPGA的数字钟校时闹钟报时VHDL_Verilog/VHDL资源下载

仿真图(文档点击可下载)：

仿真图.doc

1. 分频模块

2. 设置闹钟模块

3. 响铃模块包括闹钟和整点报时

4. display显示模块

5. 计时模块

6. 模式设置模块

7. 按键模块

8. 整体仿真