基于小腳丫FPGA開發(fā)板和Nokia5110液晶屏的數(shù)字時鐘設(shè)計-標(biāo)準(zhǔn)版

1、設(shè)計要求

基于小腳丫FPGA開發(fā)板和Nokia5110液晶屏實現(xiàn)數(shù)字時鐘的設(shè)計，要求：

• 1)采用FPGA+按鍵+液晶屏實現(xiàn)數(shù)字時鐘功能；

• 2)時間顯示格式：XX:XX:XX (時：分：秒)，采用24小時制；

• 3)增加按鍵控制，時分秒三位分別可調(diào)，處于調(diào)節(jié)狀態(tài)的位閃爍區(qū)別；

2、硬件連接

FPGA的系統(tǒng)時鐘來自于小腳丫FPGA開發(fā)板配置的24MHz時鐘晶振，連接FPGA的C1引腳。

本設(shè)計用到兩個按鍵K1和K2，硬件設(shè)計如圖1所示，兩個按鍵分別連接到FPGA的A2和B7引腳。

圖1、按鍵硬件設(shè)計

設(shè)計中需要驅(qū)動Nokia5110液晶屏作為顯示，液晶屏與小腳丫FPGA開發(fā)板之間的連接關(guān)系如圖2所示，對應(yīng)的管腳如下。

圖2、液晶屏硬件連接

3、工作原理

• 1)使用計數(shù)器做分頻處理，得到周期為1秒的脈沖信號sec_clk；

• 2)使用三個8bit的BCD碼表示時鐘、分鐘、秒鐘的值，其中高4bit表示值的十位，低4bit表示值的個位；

• 3)正常運行時，每來一個sec_clk秒鐘個位加1，個位滿10清零同時十位加1，當(dāng)秒鐘滿60清零同時分鐘個位加1，依次進行...直到23:59:59的下一刻全部清零；

• 4)按鍵K1，模式調(diào)節(jié)，設(shè)計共分4中模式（運行模式、時針調(diào)節(jié)、分針調(diào)節(jié)、秒針調(diào)節(jié)），按動K1依次切換模式；

• 5)按鍵K2，時間調(diào)節(jié)，當(dāng)數(shù)字時鐘在時針調(diào)節(jié)、分針調(diào)節(jié)或秒針調(diào)節(jié)模式時，按動K2調(diào)節(jié)對應(yīng)時間位；

• 6)硬件連接圖中，程序復(fù)位控制線控制程序復(fù)位，斷開重連設(shè)計復(fù)位。

4、代碼設(shè)計

為了實現(xiàn)所需要的功能，我們將整個設(shè)計劃分不同的模塊，如圖3所示。

圖3、數(shù)字時鐘程序設(shè)計框架

4.1 clock_ctl模塊

Clock_ctl模塊主要實現(xiàn)數(shù)字時鐘的模式控制，本設(shè)計共有4種模式（normal、hour_set、minute_set、second_set）當(dāng)K1按鍵按下（set_en為高電平）時依次跳轉(zhuǎn)，如圖4所示。

圖4、數(shù)字時鐘狀態(tài)控制設(shè)計

4.2 clock_cnt模塊

Clock_cnt模塊主要實現(xiàn)時鐘邏輯模塊：

• 1)當(dāng)處于normal模式時，每來一個sec_clk秒鐘個位加1，個位滿10清零同時十位加1，當(dāng)秒鐘滿60清零同時分鐘個位加1，依次進行...直到23:59:59的下一刻全部清零。

• 2)當(dāng)處于second_set模式時，每次K2按鍵按下（up_en為高電平）時，秒鐘個位加1，個位滿10清零同時十位加1，當(dāng)秒鐘滿60清零，分鐘和時鐘保持不變，如下：

5、系統(tǒng)運行

圖5、系統(tǒng)運行

視頻地址：

https://v.youku.com/v_show/id_XMTM5MDE4OTE2MA==.html?from=s1.8-1-1.2

6、資源報告

7、知識點

• ?時鐘計數(shù)分頻

• ?按鍵消抖處理

• ?串行/并行轉(zhuǎn)換

• ?Nokia5110液晶屏驅(qū)動

8、參考文檔

Lattice MachXO2數(shù)據(jù)手冊Nokia5110液晶屏資料

9、相關(guān)文件