简易数字钟设计

一：设计需求

1. 逻辑控制部分

2. 二进制转BCD

3. 数码管显示

4. Modelsim测试功能正确

5. 下板验证（板级调试：SignalTap II）

二：设计过程

1. 设计架构（第一种方式：大方向~小方向）

2. 逻辑控制分析



数字钟逻辑控制：可以从不同出发点考虑逻辑性问题。
• 大方向~小方向
大方向：一天中最后一刻 小方向：一天中的第一秒
23:59:59 --------------> 00:00:00
说明：该方式一般不太容易考虑，但是实现起来代码简短。
23:59:59----->XX:59:59----->XX:XX:59----->XX:XX:XX
在复位时，设定当前时刻（XX:XX:XX），首先考虑是否是一天中最后一刻（23:59:59），如果是呢，再来1秒，当前显示（00:00:00），如果不是最后一刻，再次考虑是否为（XX:59:59），如果是呢，再来1秒，分钟和秒清零，小时加1，当前显示（XX+1:00:00）；如果不是XX:59:59，再次考虑是否为XX:XX:59，如果是呢，再来1秒，小时不变，分钟加1，秒清零，当前显示（XX:XX+1:00）；最后需要考虑秒在0~59之间动作，如果秒在0~59之间，再来1秒，小时不变，分钟不变，秒加1即可，当前显示（XX:XX:XX+1）。

3. 设计架构（第二种方式：小方向~大方向）



• 小方向~大方向
小方向：一天中的第一秒 大方向：一天中最后一刻
00:00:00 --------------> 23:59:59
说明：该方式一般比较容易考虑，但是实现起来代码相对长一点。
XX:XX:XX-----> XX:XX:59------> XX:59:59----->23:59:59
在复位时，设定当前时刻（XX:XX:XX），首先考虑是否为1秒，如果是呢，再来1秒，秒加1，分钟不变，小时不变，当前显示（XX:XX:XX+1），直到秒到了最大值（59）；再次考虑分钟逻辑，如果秒等于59时，再来1秒，秒清零，分钟加1，小时不变，当前显示（XX:XX+1:00），直到分钟到了最大值（59）；在显示结果为XX:59:59之前，秒和分钟都会满足秒到了59，再来1秒，分钟加1，秒清零情况，直到显示（XX:59:59）；最后考虑小时的逻辑，当前显示结果XX:59:59时，再来1秒，此时分钟和秒清零，小时加1，显示结果（XX+1:00:00）；在显示23:59:59之前，秒和分钟都会满足秒和分钟都到了59时，再来1秒，小时加1，分钟和秒清零的情况；直到显示23:59:59时，再来1秒，小时，分钟，秒都清零，也就意味着一天结束了。
• 呼吸灯为例





在计数时产生1s（秒最小单位）时，设置3个计数器（分别计数秒/分钟/小时），可以将呼吸灯中设置的参数（100/1000/1000:23/59/59）；对应小时/分钟/秒逻辑，输出24位数据时通过小时/分钟/秒拼接即可。

三：测试结果

1. 大方向~小方向

2. 下板验证结果

3. 小方向~大方向

4. 下板验证结果

四：练习

1. 完成上课内容

2. 计时器/电子跑表，具有启动和暂停功能。