eda秒表程序

1.

“分分：秒秒”计数器设计

我们要实现“分分：秒秒”显示的电子秒表，需要设计计数频率为1Hz

的

计数器。因为“分分：秒秒”的结构对应有4个十进制数字（个位的秒，十位的

秒，个位的分，十位的分），如果采用统一计数再分别求出“分分：秒秒”

对应

的4个十进制数字进行译码显示，则求解对应的4个十进制数字的过程难于用硬

件实现。在此，我们将每个显示的值分别进行计数，即分别针对个位的秒、十位

的秒、个位的分、十位的分设计对应的计数器，其中个位的秒计数频率为1Hz，

其从0到9计数，当从9回到0时，向前进一位，使得十位的秒进行计数加1。

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十位的秒从0到5计数，当从5回到0时，向前进一位，使得个位的分进行计数

加1。个位的分从0到9计数，当从9回到0

时，向前进一位，使得十位的分进

行计数加1。十位的分则从0

到5计数，计数到5时，又回到0。

2.

扫描显示技术

因为4位数码管的段控制输入是复用的，要分别显示不同的计数数值，需要

使用动态扫描显示技术，其电路结构如图61

所示。首先，以扫描显示的频率进

行2比特宽的模4计数，然后由其值从4个数码管的待显示值输入中选择对应的

一个经译码后连接到公共的段控制输入端，同时将计数值经2到4译码后输出到

对应数码管位的公共端，点亮对应的数码管。虽然各数码管位是轮流显示，每个

数码管位上的数字是断续的显示，只要扫描的频率够快，由于人眼的视觉残余效

应，就可以看到各数码管位上稳定的数字显示值。这和我们使用的电视、显示器

的显示原理是一样的。参考液晶显示器的刷新频率，经验证，在每秒钟扫描60

帧的时候，各数码管位上即能得到稳定的数字显示，此时，对应计数时钟的等效

频率为240Hz。我们可以参考实验四的图47，再做一个等效分频计数器，通过

产生的后级时钟使能信号将20MHz的时钟等效分频到240Hz。

图

61

扫描显示电路结构

3.

冒号点的处理

数码管中间的时间分隔冒号点（对应为左边第2个数码管位的DP点）每秒

钟闪烁一次，其频率为1Hz，只需要输出1Hz，占空比为50%的周期信号即可。

其他数码管位的点号不需要显示，对应的DP

点输出低电平无效信号即可。这4

个信号

所示的显示切换计数值进行4

选1

选择后接到数码管上公共的

DP控制端。

在实验四中，我们为了得到1Hz的主功能计数频率，前面利用precnt

进行了等效分频计数，其一个完整的计数周期即为1s，对应产生的使能信号en

频率即为1Hz，但我们在此不能直接使用en

的信号，因为其占空比只有

1/20000000，肉眼无法看到其闪烁的效果。为得到占空比为50%的1Hz信号，我

们可以通过对precnt

的计数值进行比较得出，只需要在precnt

计数周期内一半的

时间输出1，一半的时间输出0

即可，例如，当precnt>25'd9999999

时输出0，

否则输出1，此时即可得到占空比为50%的1Hz信号。

4.

总体设计

总体设计只需要将时钟电路、复位电路、按键电路、数码管电路等组合起来，

综合使用时钟使能的同步设计技术、按键处理技术、扫描显示技术、“分分：秒

秒”计数器设计技术及冒号点的处理技术即可。

输入1Hz的时钟作为秒信号,秒计数满60后向分计数进1，分计数满60后向时计数进1。当计数到24:60:60自动回到00:00:00；

library ieee

use ieee.std_logic_1164.all

entity clock is

port(clk:in std_logic--输入1Hz的时钟作为秒信号

clr:in std_logic--异步清零信号

s:out integer range 0 to 60--秒

min:out integer range 0 to 60--分

h:out integer range 0 to 24--时

)

end clock

architecture clock of clock is

begin

process(clk,clr)

variable count1 :integer range 0 to 60--秒计数

variable count2 :integer range 0 to 60--分计数

variable count3 :integer range 0 to 24--时计数

begin

s<=count1

min<=count2

h<=count3

if(clr='1')then

count1:=0

count2:=0

count3:=0

elsif(clk'event and clk='1')then

count1:=count1+1

if (count1=60)then

count1:=0

count2:=count2+1

if(count2=60)then

count2:=0

count3:=count3+1

if(count3=24)then

count3:=0

end if

end if

end if

end if

end process

end clock

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