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芜湖职业技术学院 设计实现 1. 信号定义与说明 clk_4Hz ：用于控制音长(节拍)的时钟频率； clk_6MHz：用于产生各种音阶频率的基准频率； speaker：用于激励扬声器的输出信号，本设计为方波 信号； high,med,low：分别用于显示高音、中音、低音音符， 各驱动一个数码管来显示。 芜湖职业技术学院 2. 代码实现 芜湖职业技术学院 VHDL综合设计实践 芜湖职业技术学院 10.1 数字跑表 设计一个数字跑表，该跑表具有复位、暂停、秒表计时等功能。该数字跑表的结构示意图为： 首先对数字跑表进行结构和功能划分。跑表设三个输入端，分别为时钟输入(CLK)、复位(CLR)和启动/暂停(PAUSE)按键。 芜湖职业技术学院 复位信号的高电平有效，可对跑表进行异步清零；当启动/暂停键为低电平时，跑表开始计时，为高电平时暂停，变低后在原来的数值基础上继续计数。这两个控制信号的作用如表： 表10.1 两个控制信号的作用 为便于显示，百分秒、秒、和分钟信号皆采用BCD码计数方式，并直接输出到6个数码管显示出来。 芜湖职业技术学院 0 0 0 0 0 0 分钟 秒 百分秒 5 9 5 9 9 9 分钟 秒 百分秒 分析：当百分秒计数器加到99时，再加1就会变为0，并产生向秒级进位；这时秒计数器加1，当秒计数器加到59时，再加1就会变为0，并产生向分钟级进位；这时分钟计数器加1，当分钟计数器加到59时，再加1就会清零。 芜湖职业技术学院 5 9 5 9 9 9 分钟 秒 百分秒 2 4 1 3 5 高 低 高 低 高 低 具体分析：当百分秒计数器的低位为9时，再加1变为0，向百分秒高位进位；百分秒高位加1，当百分秒高位计数到9时，再加1变为0，向秒计数器进位；秒计数器低位加1，当秒低位为9时，再加1变为0，并向秒高位进位；秒高位加1，当秒高位计数到5时，再加1变为0，并向分钟进位；分钟低位加1，当分钟低位为9时，再加1变为0，并向分钟高位进位；分钟高位加1，当分钟高位为5时，再加1变为0。 芜湖职业技术学院 根据分析，可将数字跑表分成三个计时模块：百分秒计时模块、秒计时模块、分钟计时模块。百分秒计时依赖时钟的上升沿或下降沿进行加1计数；秒计时依赖百分秒计数到99~100那一时刻进行加1计数；分钟计时依赖秒计数到59~60那一时刻进行加1计数。 高 低 1 9 高 低 2 0 高 低 9 9 高 低 0 0 百分秒 高 低 1 9 高 低 2 0 高 低 5 9 高 低 0 0 进位 高 低 1 9 高 低 2 0 高 低 5 9 高 低 0 0 秒 进位 分钟 芜湖职业技术学院 信号定义 CLK： 时钟信号 CLR ： 异步复位信号 PAUSE： 暂停信号 MSH、MSL：百分秒的高位和低位 SH、SL：秒信号的高位和低位 MH、ML：分钟信号的高位和低位 芜湖职业技术学院 芜湖职业技术学院 芜湖职业技术学院 芜湖职业技术学院 综合后数字跑表的端口连接示意图： 仿真结果： 芜湖职业技术学院 10.2 交通灯控制器 用Verilog语言设计一个十字路口交通灯控制器，示意图如下图所示： A方向和B方向各设红(R)、黄(Y)、绿(G)和左拐(L)4盏灯，4种灯按合理的顺序亮灭，并能将灯亮的时间以倒计时的形式显示出来。 芜湖职业技术学院 功能要求 两个方向各种灯亮的时间能够进行设置和修改，此外，假设A方向是主干路，车流量大，因此A方向通行的时间应比B方向长。 交通灯控制器的状态转换表如图所示： 表中，1表示灯亮，0表示灯灭。A方向和B方向的红、黄、绿和左拐灯分别用R1、Y1、G1、L1和R2、Y2、G2、L2来表示。 芜