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8._计时控制 [2017/03/23 00:57]
zhijun 		8._计时控制 [2021/10/03 01:29] (当前版本)
gongyu
行 1: 行 1:
-=====计时控制=====+## 计时控制
 在之前的实验中我们掌握了如何进行时钟分频、如何进行数码管显示与按键消抖的处理，那么在本节实验之中，我们将会实现一个篮球赛场上常见的24秒计时器。 在之前的实验中我们掌握了如何进行时钟分频、如何进行数码管显示与按键消抖的处理，那么在本节实验之中，我们将会实现一个篮球赛场上常见的24秒计时器。
 \\ \\
-====硬件说明==== + 
--------+### 1. 硬件说明 
 在之前的实验中我们为读者详细介绍过小脚丫MXO2板卡上的按键、数码管、LED等硬件外设，在此不再赘述。本节将实现由数码管作为显示模块，按键作为控制信号的输入(包含复位信号和暂停信号)，Lattice MXO2 4000HC作为控制核心的篮球读秒系统，实现框图如下： 在之前的实验中我们为读者详细介绍过小脚丫MXO2板卡上的按键、数码管、LED等硬件外设，在此不再赘述。本节将实现由数码管作为显示模块，按键作为控制信号的输入(包含复位信号和暂停信号)，Lattice MXO2 4000HC作为控制核心的篮球读秒系统，实现框图如下：
  
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 \\ \\
  
-====Verilog代码==== +### 2. Verilog代码
-------+
  
 <code verilog> <code verilog>
行 18: 行 18:
 // >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>​ COPYRIGHT NOTICE <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<​ // >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>​ COPYRIGHT NOTICE <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<​
 // ******************************************************************** // ********************************************************************
-// File name    : debounce.v +// File name    : counter.v 
-// Module name  : debounce+// Module name  : counter
 // Author ​      : STEP // Author ​      : STEP
 // Description ​ :  // Description ​ : 
行 30: 行 30:
 // V1.0     ​|2017/​03/​02 ​  ​|Initial ver // V1.0     ​|2017/​03/​02 ​  ​|Initial ver
 // -------------------------------------------------------------------- // --------------------------------------------------------------------
-// Module Function:​计时器 +// Module Function:24秒倒计时计数器 
- +  
-module ​segment_counter+module ​counter
 ( (
- clk , + clk , ​   //​时钟 
- rst , + rst , ​   //​复位 
- hold , + hold , ​   //​启动暂停按键 
- seg_led_1 ,​ + seg_led_1 , ​   //​数码管1 
- seg_led_2 ,​+ seg_led_2 , ​   //​数码管2 
 + led                  //led
 ); );
 + 
  input clk,rst;  input clk,rst;
  input hold;​  input hold;​
- +  
- output ​reg [8:​0] seg_led_1,​seg_led_2;​ + output ​ [8:​0] seg_led_1,​seg_led_2;​ 
-  + output reg [7:0] led; 
- reg clk_divided; +  
- reg hold_flag;​ + wire clk1h; ​       //​1Hz时钟 
- reg back_to_zero_flag = 0;+ wire hold_pulse; ​  //​按键消抖后信号 
 + reg hold_flag; ​   //​按键标志位 
 + reg back_to_zero_flag ; ​//​计时完成信号
  reg   ​ [6:​0] ​  ​seg [9:​0];  ​  reg   ​ [6:​0] ​  ​seg [9:​0];  ​
- reg [23:​0] cnt;​ + reg [3:​0] cnt_ge; ​     //​个位 
- reg [3:​0] cnt_ge;​ + reg [3:​0] cnt_shi; ​    ​//十位 
- reg [3:​0] cnt_shi;​ + 
-  +
- parameter PERIOD=12000000;​ //1秒 +
- +
  initial ​  initial ​
  begin  begin
行 77: 行 77:
  end  end
   
- always @ (posedge ​clk) begin // 用于分出一个1Hz的频率 + 
- if (!rst == 1) begin +  
- cnt <= 0; + // 启动/​暂停按键进行消抖 
- clk_divided <= 0; end + debounce ​ U2 ( 
- else begin + .clk(clk), 
- if (cnt < PERIOD-1) + .rst(rst),​ 
- cnt ​<= cnt + 1; + .key(hold),​ 
- else begin + .key_pulse(hold_pulse) 
- cnt <= 0; + ); 
- clk_divided ​<= ~clk_divided; end + // 用于分出一个1Hz的频率  
- end + divide #​(.WIDTH(32),​.N(12000000)) U1 (  
- end + .clk(clk),​ 
-  + .rst_n(rst),      ​ 
- always @ (*) begin + .clkout(clk1h) 
- if (!rst == 1) + ); 
- back_to_zero_flag <= 1; +    //​按键动作标志信号产生 
- else if (((cnt_shi*10) + cnt_ge)==24)+ always @ (posedge hold_pulse) 
 + if(!rst==1) 
 + hold_flag ​<= 0; 
 + else 
 + hold_flag ​<= ~hold_flag; 
 + //​计时完成标志信号产生 
 + always @ (*) 
 + if(!rst == 1) 
 + back_to_zero_flag <= 0; 
 + else if(cnt_shi==0 && ​cnt_ge==0)
  back_to_zero_flag <= 1;  back_to_zero_flag <= 1;
  else  else
  back_to_zero_flag <= 0;  back_to_zero_flag <= 0;
- end +    //​24秒倒计时控制 
-  + always @ (posedge ​clk1h or negedge rst) begin 
- always @ (posedge ​hold) + if (!rst == 1) begin 
- hold_flag <= ~hold_flag;​ + cnt_ge <= 4'd4; 
-  + cnt_shi <= 4'd2;  
- always @ (posedge clk_divided ​or posedge back_to_zero_flag) begin + end 
- if (back_to_zero_flag ​== 1) begin + else if(hold_flag ​== 1)begin 
- cnt_ge <= 0; + cnt_ge <= cnt_ge; 
- cnt_shi <= 0; end + cnt_shi <= cnt_shi; 
- else if (cnt_ge ​== 9) begin + end  
- cnt_ge <= 0; + else if(cnt_shi==0 && cnt_ge==0) begin 
- cnt_shi <= cnt_shi ​+ 1; end + cnt_shi <= cnt_shi;
- else if (hold_flag ​== 1)+
  cnt_ge <= cnt_ge;  cnt_ge <= cnt_ge;
 + end
 + else if(cnt_ge==0)begin
 + cnt_ge <= 4'd9;
 + cnt_shi <= cnt_shi-1;​end
  else  else
- cnt_ge <= cnt_ge ​+ 1;+ cnt_ge <= cnt_ge ​-1; 
 + end 
 + //​计时完成点亮led 
 + always @ ( back_to_zero_flag)begin 
 + if (back_to_zero_flag==1) 
 + led = 8'​b0;​ 
 + else 
 + led = 8'​b11111111;
  end  end
-  
- always @ (cnt_ge) begin 
- seg_led_1[8:​0] <= {2'​b00,​seg[cnt_ge]};​ 
- end 
  
- always @ (cnt_shi) begin + assign seg_led_1[8:​0] = {2'​b00,​seg[cnt_ge]};​ 
- seg_led_2[8:​0] ​<= {2'​b00,​seg[cnt_shi]};​ +  
-   end + assign ​seg_led_2[8:​0] = {2'​b00,​seg[cnt_shi]};​ 
- + 
 + 
 endmodule endmodule
  
行 129: 行 145:
 \\ \\
  
-以上就是一个N位按键的消抖程序，如果有按键按下会输出一个时钟周期的高脉冲。下面我们可以试试用这个按键消抖的输出来触发LED的显示，既按键一次LED翻转。你也可以不加按键消抖试试用按键来控制LED（按一次变亮，再按一次灭掉）。+### 3. 引脚分配
  
-\\ 
-下面的程序是例化调用debounce模块来控制LED 
-\\ 
-<code verilog> 
-// ******************************************************************** 
-// >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>​ COPYRIGHT NOTICE <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<​ 
-// ******************************************************************** 
-// File name    : top.v 
-// Module name  : top 
-// Author ​      : STEP 
-// Description ​ :  
-// Web          : www.stepfpga.com 
-//  
-// -------------------------------------------------------------------- 
-// Code Revision History :  
-// -------------------------------------------------------------------- 
-// Version: |Mod. Date:   ​|Changes Made: 
-// V1.0     ​|2017/​03/​02 ​  ​|Initial ver 
-// -------------------------------------------------------------------- 
-// Module Function:​进过按键消抖后控制led显示翻转 
- 
-module top (clk,​rst,​key,​led);​ 
- 
-        input             clk; 
-        input             rst; 
-        input           key;                       
- output ​  ​reg ​     led;        ​ 
- 
-        wire              key_pulse; 
-        ​ 
-        //​当按键按下时产生一个高脉冲，翻转一次led 
-        always @(posedge clk  or  negedge rst) 
-           begin 
-             if (!rst) ​ 
- led <= 1'b1; 
-      else if (key_pulse) 
- led <= ~led; 
-      else 
-                led <= led; 
-    ​end ​   ​ 
-         //​例化消抖module，这里没有传递参数N，采用了默认的N=1 ​     
-         ​debounce ​ u1 (                                
-                       .clk (clk), 
-                       .rst (rst), 
-                       .key (key), 
-                       ​.key_pulse (key_pulse) 
-                       ); 
- ​endmodule 
-</​code>​ 
- 
-\\ 
-====引脚分配==== 
-------- 
 设置好复位键可消抖的按键，编译完成后下载，通过按键就可以翻转LED。你也可以定义多个按键控制多个LED，还可以比较不加按键消抖情况下实际的效果对比如何。 设置好复位键可消抖的按键，编译完成后下载，通过按键就可以翻转LED。你也可以定义多个按键控制多个LED，还可以比较不加按键消抖情况下实际的效果对比如何。
 \\ \\
行 189: 行 152:
 |clk             ​|C1 ​              ^ |clk             ​|C1 ​              ^
 |rst             ​|L14 ​             ^ |rst             ​|L14 ​             ^
-|key             |N14             ^ +|hold            ​|M13              ​^ 
-|led             |N13              ^+|seg_led_1[0] ​   ​|C12              ^ 
 +|seg_led_1[1] ​   |B14              ^ 
 +|seg_led_1[2] ​   |J1              ^ 
 +|seg_led_1[3] ​   |H1              ^ 
 +|seg_led_1[4] ​   |H2              ^ 
 +|seg_led_1[5] ​   |B12              ^ 
 +|seg_led_1[6] ​   |A11              ^ 
 +|seg_led_1[7] ​   |K1              ^ 
 +|seg_led_1[8] ​   |A12              ^ 
 +|seg_led_2[0] ​   |A10              ^ 
 +|seg_led_2[1] ​   |C11              ^ 
 +|seg_led_2[2] ​   |F2               ^ 
 +|seg_led_2[3] ​   |E1               ^ 
 +|seg_led_2[4] ​   |E2               ^ 
 +|seg_led_2[5] ​   |A9               ^ 
 +|seg_led_2[6] ​   |B9               ^ 
 +|seg_led_2[7] ​   |F1               ^ 
 +|seg_led_2[8] ​   |C9               ^ 
 + 
 +### 4. 小结
  
-====小结==== +本实验主要介绍了计时器的实现方式，并且包含了复位与暂停功能，读者可自行修改程序内部的时钟参数来调节计时时间。下一节将介绍PWM调制技术的应用[[9. 呼吸灯|呼吸灯]]。
------- +
-在本实验学习了如何进行按键的消抖。在很多应用情况下我们必须采取消抖才能更好地控制逻辑。在下一个实验[[8. 计时控制|计时控制]]中我们将学习计时的显示和控制，在这里我们要用到按键的消抖以及数码管，我们甚至可以用小脚丫做一个计时器甚至电子表。+