实验目的

• （1）熟悉和掌握FPGA开发流程和Lattice Diamond软件使用方法；
• （2）通过实验理解和掌握计数器原理；
• （3）掌握用Verilog HDL数据流和行为级描述寄存器单元的方法。

实验任务

设计简单秒表(60进制），并要求带启动、复位、暂停功能。

实验原理

如下所示，秒表（60进制）即显示从00到59循环跳转计数。并且通过开关设置，达到复位至00，任意时刻暂停和启动的功能。我们通过将开发板的12M晶振分频（参考分频程序）出1Hz的计时频率，实现秒钟的效果。将clk_1s的上升沿作为触发信号计时。通过开发板上的按键开关置零，实现复位功能。通过拨码开关置1或0，实现暂停和启动的功能。

Verilog HDL建模描述

秒表计数器程序清单counter60.v

modulecounter60 (inputwireclk,rst,//时钟和复位输入 inputwirekey, //启动暂停按键 outputwire[8:0]segment_led_1,segment_led_2 //数码管输出 ); wire clk1h; //1秒时钟 reg [7:0]cnt; //计时计数器 reg flag; //启动暂停标志 divide# //例化分频器产生1秒时钟信号 ( .WIDTH(24), .N(12_000_000) )u1 ( .clk(clk), .rst_n(rst), .clkout(clk1h) ); always@(posedgeclk) //产生标志信号 if(!rst) flag=1'b0; elseif(!key) flag=~flag; else flag=flag;always@(posedgeclk1h)//产生60进制计数器 begin //数码管显示要按照十进制的方式显示 if(!rst) cnt<=8'h00; //复位初值显示00 elseif(flag) begin if(cnt[3:0]==4'd9) //个位满九？ begin cnt[3:0]<=4'd0; //个位清零 if(cnt[7:4]==4'd5) //十位满五？ cnt[7:4]<=4'd0; //个位清零 else cnt[7:4]<=cnt[7:4]+1'b1; //十位加一 end elsecnt[3:0]<=cnt[3:0]+1'b1; //个位加一 end else cnt<=cnt; end segmentu2 ( .seg_data_1 (cnt[7:4]),//seg_datainput .seg_data_2 (cnt[3:0]),//seg_datainput .segment_led_1 (segment_led_1),//MSB~LSB=SEG,DP,G,F,E,D,C,B,A .segment_led_2 (segment_led_2)//MSB~LSB=SEG,DP,G,F,E,D,C,B,A ); endmodule

其中例化的模块还包括分频模块程序divide.v和数码管segment.v

实验步骤

1. 打开Lattice Diamond，建立工程。
2. 新建Verilog HDL设计文件，并键入设计代码。
3. 根据逻辑综合并分配管脚，在本实验中引脚分配如下：clkin —C1,rstnin—L14,key1—M13,[8:0] segmentled1 — A10~C9,[8:0] segmentled2 —C12~A12
4. 构建并输出编程文件，烧写至FPGA的Flash之中。
5. 观察输出结果。

开发板上的两个显示数码管从00至59循环累加。当按键开关L14按下时，计数器复位。在计数过程中，按一次M13计数暂停，再按一次M13正常计数。我们可以通过暂停清零启动的过程达到秒表计数功能。