摘要：当前市面上的数字时钟多种多样，款式各异，有关于单片机的数字时钟设计和利用CPLD和FPGA芯片进行研发的数字时钟等等。现在，我们可以根据用户的不同的需要而去开发带有各异功能和特点的数字时钟。在此背景下诞生了很多具有特殊功能的数字钟。

这里我们主要介绍利用FPGA芯片来设计多功能数字时钟。在硬件方面它包括控制按键的开关、消除键盘机械抖动的电路、Xilinx Artix-7 100T FPGA芯片和LED显示部分等。由于FPGA芯片开发周期较短、设计制造所花费的成本低，研究和开发芯片的工具先进， 它的标准产品不需要再进行各种各样的测试，品质过关以及用户可实时在线检测。在硬件描述语言方面我选用的是Verilog HDL 语言，先根据课题要求编写相关的程序代码，然后在vivado集成环境中编译仿真，得出结果。周所周知，对于初学者而言，利用Verilog语言设计一些简单的程序是容易实现的。

Vavido软件，是Xilinx公司2012年发布的设计软件。Vavido软件在运行速度和可用资源方面很有竞争力，它会计算各个设计模块各个阶段的功率消耗、时序和占用面积，从而进一步优化整个设计流程。

关键词：数字钟;  FPGA;  VHDL;  Vavido

目录

摘要

ABSTRACT

1. 绪论-4

1.1选题背景-4

1.1.1课题相关技术的发展-5

1.1.2  课题研究的必要性-5

1.2  课题研究的内容-6

2.  FPGA简介-7

2.1  FPGA概述-7

2.2  FPGA基本结构-7

2.3  FPGA系统设计流程-9

2.4  FPGA开发编程原理-11

2.5  Vavido设计套件-12

2.5.1  软件开发环境及基本流程-12

2.5.2具体设计流程-15

3. 数字钟总体设计方案-17

3.1  数字钟的构成-17

3.2  数字钟的工作原理-17

3.3  数字钟硬件电路设计-18

3.3.1.选择合适的FPGA芯片-18

3.3.2.显示电路设计-18

4. 单元电路设计-20

4.1  分频模块电路设计-20

4.2 按键消抖模块电路设计-22

4.3 按键控制及计时模块设计-24

4.4 LED显示模块及译码显示模块-30

4.5顶层仿真-37

5.结果-42

致谢-44

参考文献-45