基于FPGA的数字跑表设计

数字跑表的FPGA设计

目录

〇、设计要求

一、数字跑表计时模块的设计

二、数码管显示设计

三、按键扫描和消抖模块

四、综合设计

 

〇、设计要求

1、整体设计框图如下。实现具备下诉功能需求的跑表。由数码管显示百分秒、秒、分等计时。

2、任务分析

输入端口：

1）复位信号CLR，当CLR=1，输出全部置0，当CLR=0，系统正常工作。

2）暂停信号PAUSE，当PAUSE=1，暂停计数，当PAUSE=0，正常计数。

3）系统时钟CLK50M，CLK=50MHz。

输出端口：

数码管位选选通控制，选择哪个数码管亮——dig_tube，位宽8位，依次控制8个数码管。

数码管段选，即每个数码管的七段显示控制——dig_code，位宽8位，数码管显示值。

 

一、数字跑表计时模块的设计

1、RTL设计

源程序为 digital_stopwatch.v

顶层端口：

综合后的顶层框图如下：设计要求按照PPT所述。

 

2、仿真

仿真文件为 test_digital_stopwatch.v

示例测试代码如下：

测试结果如下。

暂停仿真测试：

分秒计时测试：

秒计时仿真：

分钟计时仿真：

 

3、总结

设计通过50MHz的输入时钟，分频得到100Hz的慢速时钟，实现分秒计数。并通过对进位标志的求和，实现秒、分、时的计时。

设计实现了CLR异步重置、PAUSE暂定计时，并输出相应的时进位标志，分、秒、分秒计数值。

注意：上述代码中，只实现了秒表的计数，分秒计时、秒计时、分计时、和小时进位标志，并具备复位和暂停功能。但是数码管部分的代码，没有实现，还需要添加。

 

二、数码管显示设计

一共有8个数码管，依次控制 百分秒、秒、分钟、小时的显示。

分析：以１ms 的频率扫描输出行数据给8个数码管，所以完成8个数码管的依次输出显示的总时间为8ms。程序把计数程序时间计时的各个数据位数字赋给个位数码管，十位数字赋给十位数码管，依次完成8个数码管的赋值。

1、顶层接口如下。

 

2、代码介绍

将计时时间数值的个位和十位分解出来。

 

每个数码管的段选编码0~9。

 

三、按键扫描和消抖模块

顶层如下，实现赞同和复位按键的检测和滤波。

采样按键值，20ms扫描一次,采样频率小于按键毛刺频率，相当于滤除掉了高频毛刺信号

 

四、综合设计

综合后的顶层，添加好UCF文件后，下载测试。

其RTL原理图。

测试如下，暂停、复位、计数功能均正常。设计完成。当前测试时间为22min，25秒，18百分秒。