Đồng hồ bấm giờ VHDL: 8 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:36

Đây là hướng dẫn về cách tạo đồng hồ bấm giờ bằng VHDL và bảng mạch FPGA, như Bảng Basys3 Atrix-7. Đồng hồ bấm giờ có thể đếm từ 00,00 giây đến 99,99 giây. Nó sử dụng hai nút, một cho nút khởi động / dừng và một cho nút đặt lại. Các con số được hiển thị trên màn hình bảy đoạn của bảng bằng cách sử dụng các cực dương và cực âm của nó. Cần có ba tệp khác nhau để đồng hồ bấm giờ này hoạt động.

Bước 1: Phần cứng / Phần mềm

• Bảng FPGA Basys3 Atrix-7
• Vivado Design Suite từ Xilinx
• USB 2.0 A Male sang Micro-B Male

Bước 2: Sơ đồ khối

Đồng hồ bấm giờ tổng thể có ba đầu vào và hai đầu ra. Ba đầu vào là bắt đầu / dừng, đặt lại và đồng hồ. Start / stop và reset là các nút và đồng hồ là xung nhịp 100MHz của bo mạch. Hai đầu ra là cực dương và cực âm cho màn hình bảy đoạn.

Mô-đun đầu tiên (bộ chia xung nhịp) có một đầu vào và hai đầu ra, đầu vào là xung nhịp 100MHz của bo mạch và đầu ra là hai đồng hồ riêng biệt, một đồng hồ chạy ở 480Hz và một đồng hồ khác chạy 0,5MHz.

Mô-đun thứ hai (màn hình) có năm đầu vào và hai đầu ra. Các đầu vào là xung nhịp 100MHz của bo mạch, hai đồng hồ từ mô-đun phân chia đồng hồ và các nút khởi động / dừng và đặt lại. Các đầu ra là cực dương và cực âm.

Mô-đun cuối cùng (được mô hình hóa bởi toàn bộ sơ đồ khối) có ba đầu vào và hai đầu ra. Đây là tệp kết nối mọi thứ lại với nhau. Các đầu vào là 100MHz của bo mạch và các nút khởi động / dừng và đặt lại. Các đầu ra là cực dương và cực âm điều khiển màn hình bảy đoạn. Tất cả các đầu vào và đầu ra đều nằm trên bo mạch cho mô-đun cuối cùng.

Bước 3: Sơ đồ trạng thái

Hình ảnh trên cho thấy sơ đồ trạng thái cho cách hoạt động của đồng hồ bấm giờ. Nhấn nút đặt lại không ảnh hưởng đến trạng thái của đồng hồ bấm giờ. Trạng thái tiếp theo được xác định bằng nút khởi động / dừng. Bắt đầu / dừng là "CAO" khi được nhấn xuống, nhưng không phải khi nhấn giữ và "THẤP" khi nút đã bật trở lại hoặc bị giữ sau khi "CAO" trong giây lát.

Nếu đồng hồ bấm giờ đang đếm và nút bắt đầu / dừng chuyển sang "CAO", thì đồng hồ sẽ ngừng đếm. Nếu đồng hồ bấm giờ bị dừng và nút bắt đầu / dừng chuyển sang "CAO" thì đồng hồ sẽ bắt đầu đếm lại. Đối với cả hai trạng thái, nếu nút bắt đầu / dừng là "THẤP", thì nút đó sẽ ở trạng thái hiện tại.

Bước 4: Mô-đun phân chia đồng hồ

Mô-đun phân chia xung nhịp có một đầu vào, xung nhịp 100MHz của bo mạch và hai đầu ra, xung nhịp 480Hz và 0,5MHz. Xung nhịp 480Hz được sử dụng để giữ cho tất cả các đèn LED trên màn hình bảy đoạn "bật" cùng một lúc bằng cách chuyển đổi nhanh chóng qua bốn đoạn. Đồng hồ 0,5MHz được sử dụng để đồng hồ bấm giờ thực sự đếm bằng centi-giây.

Bước 5: Mô-đun hiển thị

Mô-đun hiển thị này có năm đầu vào, xung nhịp 100MHz của bo mạch, hai đồng hồ từ mô-đun đồng hồ và các nút khởi động / dừng và đặt lại, và hai đầu ra, cực dương và cực âm. Mô-đun này cũng có "logic" cho cách đồng hồ bấm giờ đếm và kết hợp với cỗ máy trạng thái hữu hạn.

Bước 6: Mô-đun ràng buộc

Mô-đun cuối cùng này là mô-đun kết hợp hai mô-đun khác lại với nhau. Nó có ba đầu vào, xung nhịp 100MHz của bo mạch và các nút khởi động / dừng và đặt lại, và hai đầu ra, cực dương và cực âm. Xung nhịp 100MHz chuyển đến mô-đun phân chia đồng hồ và mô-đun hiển thị, và các nút khởi động / dừng và đặt lại sẽ chuyển đến mô-đun hiển thị. Các đầu ra của mô-đun phân chia xung nhịp (480Hz và 0,5MHz) đi đến hai đầu vào xung nhịp của mô-đun hiển thị. Đầu ra của mô-đun hiển thị (cực dương và cực âm) chuyển đến đầu ra của mô-đun cuối cùng.

Bước 7: Ràng buộc

Hai đầu vào có thể là bất kỳ nút nào trên Bảng FPGA Basys3 Atrix-7 và đầu ra sẽ là bốn cực dương và tám cực âm (vì bạn cũng muốn có dấu thập phân giữa giây và mili giây) cho màn hình bảy đoạn.

Bước 8: Đã xong

Tải chương trình lên Bảng FPGA Basys3 Atrix-7 của bạn và nhấn nút bắt đầu / dừng để đồng hồ bấm giờ hoạt động!