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数电课设·简易数字钟（Quartus Ⅱ）

news 2025/7/11 1:57:09

忽如一夜春风来，千树万树梨花开

—— 《白雪歌诵武判官归京》岑参【唐】

简易数字钟

要点剖析：

逐步分析：

端口说明：

代码展示：

分部解释：

代码编译结果：

提醒：

仿真实例：

仿真结果：

编辑

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简易数字钟代码和PPT

通过网盘分享的文件：简易数字钟.zip
链接: https://pan.baidu.com/s/1oQ3v6up_G5D2VKsISCRmBQ?pwd=0406

提取码: 0406

为大家带来数电课设（简易数字钟）的教程。本教程基于Quartus Ⅱ来编写代码，进行仿真。文章内有代码，仿真报告，答辩PPT，按需自取。

简易数字钟

大家先看一看上面的题目和其要求实现的功能。

要点剖析：

利用quartus软件，基于VHDL语言来编写。
时，分，秒三个计数器，分别是二十四进制计数器和六十进制计数器。
闹钟功能，并且设定时间，到时间鸣叫30秒。
具有整点报时功能，到预定时间鸣叫10秒。
完成仿真，具有基本功能。

逐步分析：

1.对于这一点大家从b站找教程或者某宝找人远程下载，对于vhdl语言大家可以自行学习，这个课设需要的代码造诣不高，大家完全可以自学（相较于C++就十分简单了）。

2.计时器，VHDL代码内有基本的语法结构，我们只需要知道二十四位计数器需要五位二进制数，六十进制计数器需要六位二进制数，这就ok了。

3.闹钟功能，这个就需要我们独立设计逻辑。

4.整点报时基本和闹钟功能有着类似的代码逻辑，大家看后续代码。

5.仿真，大家就利用软件内置的来做。

端口说明：

代码展示：

library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.numeric_std.all;entity Simple_Clock isport(clk : in std_logic; reset : in std_logic;set_alarm : in std_logic;alarm_time_sec : in std_logic_vector(5 downto 0);alarm_time_min : in std_logic_vector(5 downto 0);alarm_time_hour : in std_logic_vector(4 downto 0);alarm_out : out std_logic;chime_out : out std_logic;sec_out : out std_logic_vector(5 downto 0);min_out : out std_logic_vector(5 downto 0);hour_out : out std_logic_vector(4 downto 0));
end entity Simple_Clock;architecture Behavioral of Simple_Clock issignal sec_count : unsigned(5 downto 0) := (others => '0');--六位无符号数，初始全为0signal min_count : unsigned(5 downto 0) := (others => '0');signal hour_count : unsigned(4 downto 0) := (others => '0');signal alarm_active : std_logic := '0';--表示闹钟是否激活signal chime_active : std_logic := '0';--表示整点报时是否激活signal alarm_timer : unsigned(4 downto 0) := (others => '0');--闹钟激活后的计时signal chime_timer : unsigned(3 downto 0) := (others => '0');signal alarm_time_sec_u : unsigned(5 downto 0);--类型转换为无符号的数signal alarm_time_min_u : unsigned(5 downto 0);signal alarm_time_hour_u : unsigned(4 downto 0);
begin-- 转换输入为unsigned类型alarm_time_sec_u <= unsigned(alarm_time_sec);alarm_time_min_u <= unsigned(alarm_time_min);alarm_time_hour_u <= unsigned(alarm_time_hour);-- 秒计数器process(clk, reset)--上下限beginif reset = '1' then-- 重置所有信号sec_count <= (others => '0');min_count <= (others => '0');hour_count <= (others => '0');alarm_active <= '0';chime_active <= '0';alarm_timer <= (others => '0');chime_timer <= (others => '0');elsif rising_edge(clk) then-- 秒计数逻辑if sec_count = 59 thensec_count <= (others => '0');if min_count = 59 thenmin_count <= (others => '0');if hour_count = 23 thenhour_count <= (others => '0');elsehour_count <= hour_count + 1;end if;elsemin_count <= min_count + 1;end if;elsesec_count <= sec_count + 1;end if;-- 闹钟逻辑if alarm_active = '1' and alarm_timer < 30 then--如果激活闹钟，那么闹钟计时小于30秒则加一，响铃一段时间alarm_timer <= alarm_timer + 1;elsif alarm_timer >= 30 then--大于三十则清零，便于下次计时alarm_active <= '0';alarm_timer <= (others => '0');end if;-- 整点报时逻辑if chime_active = '1' and chime_timer < 10 thenchime_timer <= chime_timer + 1;elsif chime_timer >= 10 thenchime_active <= '0';--关闭计时状态chime_timer <= (others => '0');end if;-- 激活闹钟和整点报时if set_alarm = '1' and sec_count = alarm_time_sec_u and min_count = alarm_time_min_u and hour_count = alarm_time_hour_u thenalarm_active <= '1';--启动闹钟alarm_timer <= (others => '0');elsif sec_count = 0 and min_count = 0 then--分，秒为零，意味着整点chime_active <= '1';chime_timer <= (others => '0');end if;end if;end process;-- 输出信号alarm_out <= alarm_active;chime_out <= chime_active;sec_out <= std_logic_vector(sec_count);min_out <= std_logic_vector(min_count);hour_out <= std_logic_vector(hour_count);
end architecture Behavioral;

分部解释：

-- 秒计数器process(clk, reset)--上下限beginif reset = '1' then-- 重置所有信号sec_count <= (others => '0');min_count <= (others => '0');hour_count <= (others => '0');alarm_active <= '0';chime_active <= '0';alarm_timer <= (others => '0');chime_timer <= (others => '0');elsif rising_edge(clk) then这里首先编写了一个关于清零的功能（类似于函数，但是并不调用）
是全部清零，包括闹钟的计时，时钟的计时都是会清零的，类似于恢复出厂设置-- 秒计数逻辑if sec_count = 59 thensec_count <= (others => '0');if min_count = 59 thenmin_count <= (others => '0');if hour_count = 23 thenhour_count <= (others => '0');elsehour_count <= hour_count + 1;end if;elsemin_count <= min_count + 1;end if;elsesec_count <= sec_count + 1;end if;这就是计时功能的相关代码，我们编写了计时功能，只要秒钟累加到59，那么下一次就会分钟加1，只要分钟累加到59，那么就会时钟加1。如果时钟累加到23，那么就会清零。-- 闹钟逻辑if alarm_active = '1' and alarm_timer < 30 then--如果激活闹钟，那么闹钟计时小于30秒则加一，响铃一段时间alarm_timer <= alarm_timer + 1;elsif alarm_timer >= 30 then--大于三十则清零，便于下次计时alarm_active <= '0';alarm_timer <= (others => '0');end if;-- 整点报时逻辑if chime_active = '1' and chime_timer < 10 thenchime_timer <= chime_timer + 1;elsif chime_timer >= 10 thenchime_active <= '0';--关闭计时状态chime_timer <= (others => '0');end if;两个功能的逻辑十分相似，都有一个置1且相关计时小于我们要求响铃的时长（闹钟 30；报时 10）那么就会响铃一段时间，如果功能内部的timer大于要求响铃的时长，那么timer就会清零，便于我们下一次使用-- 激活闹钟和整点报时if set_alarm = '1' and sec_count = alarm_time_sec_u and min_count = alarm_time_min_u and hour_count = alarm_time_hour_u thenalarm_active <= '1';--启动闹钟alarm_timer <= (others => '0');elsif sec_count = 0 and min_count = 0 then--分，秒为零，意味着整点chime_active <= '1';chime_timer <= (others => '0');end if;end if;end process;激活闹钟，首先要set_alarm = '1'，然后给闹钟制定时间，到时间就会自动响铃。
激活整点报时，我们不需要set这个逻辑（因为整点报时是一直开着的），当分和秒为零，那么就意味着整点，即可以响铃