基于FPGA的简易计时闹钟设计Verilog代码VIVADO仿真

名称：基于FPGA的简易计时闹钟设计Verilog代码VIVADO仿真

软件：VIVADO

语言：Verilog

代码功能：

简易计时闹钟：有四位数码管，前两位计分钟，表示00~99分钟，后面两位记秒，值为00~59秒。有三个按键，第一个是分键，第二个是秒键，第三个是启动/暂停键。

功能：分秒两键同时按下清零且停止计时，外于设置态，按一次分键分钟加1， 99增1变为0；按一次秒键秒增1，59增1变为0。

此状态下按启动/暂停键开始计时，设置值为0000则为正计时，设置值为非零值则为倒计时。

正计时时，按启动/暂停键会暂停计时，再按启动/暂停键则会继续计时。

倒计时时，减到零时停止减数且发出警示蜂鸣声，直到启动/暂停键被按下时进入设置态且同时显示前设置值和停止发出蜂鸣声。

FPGA代码Verilog/VHDL代码资源下载：www.hdlcode.com

演示视频：

设计文档：

1. 工程文件

2. 程序文件

3. 程序编译

4. Testbench

5. 仿真图

整体仿真图

同时按下分秒按键，进入设置态，设置00：00，进入正计时

暂停

继续正计时

同时按下分秒按键，进入设置态，设置02：02，进入倒计时

倒计时

倒计时结束，蜂鸣器信号拉高

再按下启动/暂停键停止蜂鸣器发声

部分代码展示:

`timescale?1ns?/?1ps
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//?Company:?
//?Engineer:?
//?
//?Create?Date:?2019/12/12?21:43:12
//?Design?Name:?
//?Module?Name:?timer
//?Project?Name:?
//?Target?Devices:?
//?Tool?Versions:?
//?Description:?
//?
//?Dependencies:?
//?
//?Revision:
//?Revision?0.01?-?File?Created
//?Additional?Comments:
//?
//简易计时闹钟：有四位数码管，前两位计分钟，表示00~99分钟，后面两位记秒，值为00~59秒。
//有三个按键，第一个是分键，第二个是秒键，第三个是启动/暂停键。
//功能：分秒两键同时按下清零且停止计时，外于设置态，按一次分键分钟加1，?99增1变为0；按一次秒键秒增1，59增1变为0。
//此状态下按启动/暂停键开始计时，设置值为0000则为正计时，设置值为非零值则为倒计时。
//正计时时，按启动/暂停键会暂停计时，再按启动/暂停键则会继续计时。
//倒计时时，减到零时停止减数且发出警示蜂鸣声，直到启动/暂停键被按下时进入设置态且同时显示前设置值和停止发出蜂鸣声。
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
module?timer(clk,KEY_1,KEY_2,KEY_3,hummer,min_ten_display,min_one_display,sec_ten_display,sec_one_display);
input?clk;//时钟1Hz
input?KEY_1;//分键，为1表示按下
input?KEY_2;//秒键，为1表示按下
input?KEY_3;//启动/暂停键，为1表示按下
output?hummer;//蜂鸣器，为1表示响
//数码管
output??[7:0]?min_ten_display;//分钟十位
output??[7:0]?min_one_display;//分钟个位
output??[7:0]?sec_ten_display;//秒钟十位
output??[7:0]?sec_one_display;//秒钟个位
reg?[7:0]?min_ten_display;//分钟十位
reg?[7:0]?min_one_display;//分钟个位
reg?[7:0]?sec_ten_display;//秒钟十位
reg?[7:0]?sec_one_display;//秒钟个位
//定义状态
reg?[2:0]?current_state=3'd0;
reg?[2:0]?next_state=3'd0;
parameter?S_Begin=3'd0;
parameter?S_CLR=3'd1;//清零
parameter?S_Setting=3'd2;//设置态
parameter?S_Start=3'd3;//启动
parameter?S_Positive=3'd4;//正计时
parameter?S_Negedge=3'd5;//倒计时
parameter?S_Pause=3'd6;//暂停
parameter?S_Quit=3'd7;//停止
reg?[3:0]?minute_tens=4'd0;//分钟十位
reg?[3:0]?minute_ones=4'd0;//分钟个位
reg?[3:0]?second_tens=4'd0;//秒钟十位
reg?[3:0]?second_ones=4'd0;//秒钟个位
reg?[3:0]?minute_tens_buf=4'd0;//分钟十位
reg?[3:0]?minute_ones_buf=4'd0;//分钟个位
reg?[3:0]?second_tens_buf=4'd0;//秒钟十位
reg?[3:0]?second_ones_buf=4'd0;//秒钟个位
//三段式状态机设计
//第一段
always@(posedge?clk)
current_state<=next_state;
//第二段
always@(*)
????case(current_state)
????????S_Begin:
????????????if(KEY_1==1?&&?KEY_2==1)//2键同时按下
????????????????next_state=S_CLR;//清零
????????????else
????????????????next_state=S_Begin;
????????S_CLR:
????????????next_state=S_Setting;//设置态
????????S_Setting:
????????????if(KEY_3==1)//启动暂停键
????????????????if(minute_tens==4'd0?&&?minute_ones==4'd0?&&?second_tens==4'd0?&&?second_ones==4'd0)//设置值为0000则为正计时
????????????????????next_state=S_Positive;//设置值为0000则为正计时
????????????????else
????????????????????next_state=S_Negedge;//设置值为非零值则为倒计时
?????????????else
????????????????next_state=S_Setting;//设置态
????????S_Positive:
????????????if(KEY_3==1)//启动暂停键
????????????????next_state=S_Pause;//暂停计时
????????????else?if(KEY_1==1?&&?KEY_2==1)//2键同时按下
????????????????next_state=S_CLR;//清零
????????????else
????????????????next_state=S_Positive;//正计时????
????????S_Negedge:
????????????if(minute_tens==4'd0?&&?minute_ones==4'd0?&&?second_tens==4'd0?&&?second_ones==4'd0)//减到0时
????????????????next_state=S_Quit;//停止计时
????????????else
????????????????next_state=S_Negedge;
????????S_Pause:
????????????if(KEY_3==1)//启动暂停键
????????????????next_state=S_Positive;//正计时
????????????else
????????????????next_state=S_Pause;//暂停计时????????
S_Quit:
????????????if(KEY_3==1)//启动暂停键
????????????????next_state=S_Setting;//设置态
????????????else
????????????????next_state=S_Quit;//停止
????????default:;
????endcase
//第三段
always@(posedge?clk)
case(current_state)
????S_CLR:begin//清零
????????minute_tens<=4'd0;
????????minute_ones<=4'd0;
????????second_tens<=4'd0;
????????second_ones<=4'd0;
????????end
????S_Setting:begin//设置时间
????????????minute_tens_buf<=minute_tens;//分钟十位
????????????minute_ones_buf<=minute_ones;//分钟个位
????????????second_tens_buf<=second_tens;//秒钟十位
????????????second_ones_buf<=second_ones;//秒钟个位
????????if(KEY_1==1)//分
begin
????????????if(minute_tens==4'd9?&&?minute_ones==4'd9)//到99清零
begin
minute_tens<=4'd0;
minute_ones<=4'd0;
end
????????????else?if(minute_ones==4'd9)//个位到9，十位加1
begin
minute_tens<=minute_tens+4'd1;
minute_ones<=4'd0;
end
else
begin
minute_tens<=minute_tens;
minute_ones<=minute_ones+4'd1;//个位加1
end
????????end
????????if(KEY_2==1)//秒
begin
????????????if(second_tens==4'd5?&&?second_ones==4'd9)//到59清零
begin
second_tens<=4'd0;
second_ones<=4'd0;
end
????????????else?if(second_ones==4'd9)//个位到9，十位加1
begin
second_tens<=second_tens+4'd1;
second_ones<=4'd0;
end
else
begin
second_tens<=second_tens;
second_ones<=second_ones+4'd1;//个位加1
end
????????end
????????end
????S_Positive://正计时
?????????if(minute_tens==4'd9?&&?minute_ones==4'd9?&&?second_tens==4'd5?&&?second_ones==4'd9)begin//99分59秒时清零
minute_tens<=4'd0;
minute_ones<=4'd0;
second_tens<=4'd0;
second_ones<=4'd0;
end
?????????else?if(minute_ones==4'd9?&&?second_tens==4'd5?&&?second_ones==4'd9)?begin//x9:59时分钟十位加1，其他清零
minute_tens<=minute_tens+4'd1;
minute_ones<=4'd0;
second_tens<=4'd0;
second_ones<=4'd0;
end
?????????else?if(second_tens==4'd5?&&?second_ones==4'd9)?begin//59秒时分钟个位加1，秒清零
minute_tens<=minute_tens;
minute_ones<=minute_ones+4'd1;

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