芯耀
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名称： 多功能数字时钟计算器系统的设计Verilog代码Quartus Spirit_V4开发板
软件： Quartus II
语言： Verilog HDL
代码功能
本项目实现了一个高度集成的多功能数字系统，结合了数字时钟、计算器、闹钟、秒表和定时器五大功能。系统主要功能包括：
·多功能数字时钟：实时显示时分秒，支持时间设置和调整
·四则运算计算器：实现加减乘除运算，支持连续计算功能
·智能闹钟系统：可设置闹钟时间，具备闹钟提醒功能
·精确秒表功能：支持启动、暂停、复位操作，精度达到10毫秒
·倒计时定时器：实现可设置的定时功能，支持时分秒设置
·模式切换：通过按键在不同功能间无缝切换
·数码管显示：六位数码管动态显示各种模式下的数据
代码实现思路
系统架构设计
系统采用模块化分层设计，主要包含八大功能模块：
1.顶层控制模块：集成所有功能模块，实现模式切换和数据路由
2.计算器模块：实现四则运算功能，包含状态机和数字输入处理
3.时钟模块：实时时钟功能，支持时间设置和显示
4.闹钟模块：闹钟设置和提醒功能
5.秒表模块：高精度计时功能
6.定时器模块：倒计时功能
7.显示模块：六位数码管动态扫描显示
8.按键处理模块：按键消抖和状态检测
状态机设计
计算器模块采用六状态状态机实现完整的计算流程：
·输入第一个数 → 选择运算符 → 输入第二个数 → 确认计算 → 显示结果 → 连续计算
代码结构
模块层次结构
Digital_clock (顶层模块)
├── calculator (计算器模块)
│ ├── state_ctrl (状态控制)
│ └── num_in (数字输入)
├── jishi (时钟模块)
├── alarm_clock (闹钟模块)
├── stopwatch (秒表模块)
├── timing (定时器模块)
├── Bell (蜂鸣器控制)
├── set_mode (模式设置)
├── display (显示控制)
└── fenping (时钟分频)
模块功能描述
1.Digital_clock.v：顶层模块，集成所有功能模块
2.calculator.v：计算器核心模块，实现四则运算
3.state_ctrl.v：计算器状态机控制
4.num_in.v：数字输入处理，支持多位数字输入
5.jishi.v：实时时钟功能
6.alarm_clock.v：闹钟设置和控制
7.stopwatch.v：秒表计时功能
8.timing.v：倒计时定时器
9.display.v：六位数码管显示控制
10.fenping.v：时钟分频模块
显示系统设计
系统采用六位数码管动态扫描显示，根据不同模式显示相应数据：
·时钟模式：显示时分秒
·闹钟模式：显示闹钟设置时间
·秒表模式：显示分秒毫秒
·计算器模式：显示计算结果
本代码已在Spirit_V4开发板验证，Spirit_V4开发板如下，其他开发板可以修改管脚适配：
1.工程文件
2.程序文件
3.程序编译
4.管脚分配
5.RTL图
6.Testbench
7.仿真图
单模块仿真演示
计时模块
部分代码展示:
//设置闹钟模块 module alarm_clock( input clk_50M, input [3:0] state_mode,//当前模式，4'd0:计时，4'd1：闹钟，4'd2:跑表 input set_time_key,//设置时间 input confirm_key,//确认 input change_time_key,//设置时分秒 output [7:0] alarm_hour_time,//时 output [7:0] alarm_minute_time,//分 output [7:0] alarm_second_time//秒 ); reg [7:0] hour=8'd21;//时 reg [7:0] minute=8'd59;//分 reg [7:0] second=8'd00;//秒 parameter state_time=2'd0;//正常计时状态 parameter state_set_hour=2'd1;//设置小时状态 parameter state_set_minute=2'd2;//设置小时状态 parameter state_set_second=2'd3;//设置秒状态 reg [1:0] state=state_time;//默认正常计时状态 always@(posedge clk_50M) if(state_mode==4'd1)//当前模式，4'd0:计时，4'd1：闹钟，4'd2:跑表 case(state) state_time: if(set_time_key)//设置键按下，进入设置小时状态 state<=state_set_hour; else state<=state_time; state_set_hour: if(confirm_key)//确认键按下，进入设置分钟状态 state<=state_set_minute; else state<=state_set_hour; state_set_minute: if(confirm_key)//确认键按下，进入设置秒状态 state<=state_set_second; else state<=state_set_minute; state_set_second: if(confirm_key)//确认键按下，返回正常计时状态
