(万年历)开发文档(6)

多功能数字万年历的设计

2.4.9 分频模块 fdiv

该模块完成全局时钟信号分频输出200Hz、60Hz、1Hz的三种时钟信号，流程图如2-4-2-22所示，结构功能图如2-4-2-23所示，波形仿真图如2-4-2-24所示。

开始，输入1kHz时钟信号 posedge clk CNT<4? 输出200Hz时钟信号f200Hz CNT=CNT+1 posedge f200Hz CNT2<2? posedge f200Hz CNT3<199? CNT2=CNT2+1 输出60Hz时钟信号 CNT3=CNT3+1 输出1Hz时钟信号 结 束 图2-4-2-22分频模块的流程图

fdivclkf1000Hzf200Hzf60Hzf1Hzinst 图2-4-2-23 分频模块的结构功能图

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图2-4-2-24分频模块的波形仿真图 表2-10 闹钟模块的端口说明

输入端口 clk 输出端口 F1000Hz f200Hz f60Hz f1Hz 功能 全局系统时钟 功能 1000Hz时钟信号 200Hz时钟信号 60Hz时钟信号 1Hz时钟信号 clk是输入的时钟信号，然后进行分频，分别产生所需的时钟信号。

第三章 功能和指标

3.1 系统的主要功能

电子万年历(Electronic Perpetual Calendar),其完成的功能就像普通的手机或者便携式电子产品上的电子钟一样，具有以下功能：

1． 时间的正常显示 2． 时间的设置 3． 秒表 4． 闹钟

5． 日期的正常显示 6． 日期的设置 7． 阴阳历的转化

3.2 系统的主要指标

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第四章 实现原理

4.1 系统的整体设计流程

系统的硬件划分 Quartus II 硬件设计输入 设置时钟 管脚分配 编译 生成配置文件 JTAG 下载配置文件 执行软件程序

图4-1QuartusII 中的硬件设计

首先在QuartusII9.0 里面，新建一个图形设计文件

（BlockDiagram/SchematicFile），在次文件中添加上面设计好的嵌入式系统并添加输入和输出管脚及时钟和复位管脚。由于本次设计用到多个非同步时钟信号，故还需要调用平台中的锁相环进行时钟信号的频率和相位的调整。

其次，在逻辑框图设计好后，进行管脚分配，管脚分配是 FPGA设计的一项必须做的工作，在设计完 FPGA芯片里面的内容后需要把设计的顶层的接口与 FPGA片外的管脚连接起来，并修改 QuartusII 管脚的名字，保证与 qsf 文件中名字一致。这样才能保证设计的正确运行。

再次，将未使用的管脚设置三态，平台核心板上的 FPGA 共有 672 个管脚，但是只是使用其中的一少部分，还有大量未使用的管脚，我们需要对这些未

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使用的管脚进行设置，这一步是非常重要的，因为在QuartusII 默认的情况下，未使用的输出管脚是接地的（意思是设置为低电压，也可以称为逻辑 0），如果不进行设置的话，这些管脚都处于工作状态，一方面 FPGA 的耗电量增加芯片会发烫，这样会降低 FPGA 芯片的寿命；另一方面，处于工作状态的管脚可能相互影响。设置好后，保存文件。

最后，编译工程。编译结束后，只要没有错误就可以。到此 QuarutsII 的硬件设计就完成了。

4.2下载硬件配置文件和运行软件程序

首先安装 USB‐Blaster，把 USB‐Blaster 连接到计算机的 USB 口，另一端接到平台核心板的 FPGA JTAG 口，然后通上 12v 电源，（注意：不能在带电的情况下插拔 USB‐Blaster）。

其次，回到 QuartusII 中，找到工程目录下的XXX. Sof文件。

最后，相应的配置下载的环境，直接下载.sof文件到flash中，以实现系统的功能。

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第五章 系统的硬件框图

按键消抖 可 编 功能键 程 调整键1 逻 调整键2 辑 器 件 CPLD/FPGA LED 显示模块

该系统分为软件部分和硬件部分，软件的框图及流程图在前面已有详细介绍，在QuartusII中完成硬件的连接图，分别对应到开发板上的各个模块，具体的硬件连接图如上。硬件部分的设计在系统的整体设计中的地位至关重要，没有良好的正确的硬件部分设计，编好的软件程序就没法下到开发板中，也就没有办法让开发板上的“cpu”执行软件部分。

按键消抖：由于在按键过程中，人手的抖动，会产生一些随机的脉冲，在这些脉冲中，有一些脉冲的宽度小于系统的一个时钟周期，有的大于一个系统时钟周期。这样就造成系统逻辑上的混乱，影响各具体功能的实现。为了解决此问题，将功能键SW3，调整键SW1和调整键SW2分别经过一个延时电路，脉冲宽度小于系统时钟周期的将被滤除，而脉冲宽度大于系统时钟周期的将被延迟相应的周期（将会被延迟该脉冲周期是系统脉冲周期倍数个周期）。经过延迟电路后，在经过一级微分电路，将被延迟的周期脉冲还原成和系统时钟周期一样的脉冲，这样在按键的过程中，就会滤除不需要的脉冲，而得到稳定的和系统时钟周期一样的按键脉冲，从而实现消抖。

第六章 系统的各模块连接图

将各个主模块综合成电子万年历系统，其包括：fdiv分频模块，maincontrol主控制模块，stopwatch秒表模块，time_auto_and_set时间及其设置模块，date_main日期及其设置模块，alarmclock闹钟模块，time_disp_select时间显示动态位选模

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