Design of Digital Clock (디지털 시계의 설계) 정보통신실험||| 3조 황용석 박주남 정진안

개 요 Digital Clock 의 이론 및 구성 시계의 VHDL Source Program Timing Simulation 동작과정 분석, 구현

1. Digital Clock 의 이론 및 구성 1초 발생기(Seconder) ; 1MHz분주기 컴포넌트: sep.vhd 초의 2자리 수를 각 자리수로 분리한다. 60진 Second_Count, 0~59….s_clk 60진 Minute_Count, 0~59….m_clk 24진 Hour_Count, 0~23…..h_clk

Digital_Clock Block Diagram 시간 function dis_seg Second_gen CL o SEG1 s_s:SEP SECOND_COUNT s1 sec one s_clk s10 SEG2 RST ten s_m:SEP MINUTE_COUNT m1 SEG3 one m_clk min m10 SEG4 ten SEG5 HOUR_COUNT s_h:SEP h1 one hour h_clk h10 SEG6 ten 분 초

1.1 표시방법 시계의 표시는 총 7개의 7-SEGMENT로 구성 되어 있다.

2. 시계의 VHDL Source Program 1. sep.vhd: 초의 2자리 수를 각 자리수로 분리하는데 사용한다. 2. 1초 발생기 : Seconder.vhd 3. Digital Clock.vhd

2. sep.vhd: 초의 2자리 수를 각 자리수로 분리하는데 사용한다. LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY SEP IS PORT(T :IN INTEGER RANGE 0 TO 59; TEN , ONE :OUT INTEGER RANGE 0 TO 9); END SEP; ARCHITECTURE BEHAV OF SEP IS BEGIN PROCESS(T) IF T <=9 THEN TEN <=0; ONE <=T; ELSIF T <=19 THEN TEN <=1; ONE <=T-10; ELSIF T <=29 THEN TEN <=2; ONE <=T-20; ELSIF T <=39 THEN TEN <=3; ONE <=T-30; ELSIF T <=49 THEN TEN <=4; ONE <=T-40; ELSIF T <=59 THEN TEN <=5; ONE <=T-50; ELSE TEN <=0; ONE <=0; END IF; END PROCESS; END BEHAV;

3. Sep.vhd 의 타이밍 시뮬레이션결과 10자리부분 일자리 부분 6bit = 0~63

2. 1초 발생기 : Seconder.vhd LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY SECONDER IS PORT(CL, RST : IN STD_LOGIC; SEG5,SEG6 : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0)); END SECONDER; ARCHITECTURE MIXED OF SECONDER IS FUNCTION DIS_SEG(CNT : INTEGER RANGE 0 TO 15) RETURN STD_LOGIC_VECTOR IS VARIABLE SEG_DEC : STD_LOGIC_VECTOR (7 DOWNTO 0); BEGIN CASE CNT IS when 0 => seg_dec := "11000000"; when 1 => seg_dec := "11111001"; when 2 => seg_dec := "10100100"; when 3 => seg_dec := "10110000"; when 4 => seg_dec := "10011001"; when 5 => seg_dec := "10010010"; when 6 => seg_dec := "10000010"; when 7 => seg_dec := "11011000"; when 8 => seg_dec := "10000000"; when 9 => seg_dec := "10011000"; when others => seg_dec := "11111111"; END CASE;

2. 1초 발생기 : Seconder.vhd RETURN(SEG_DEC); END DIS_SEG; SIGNAL SEC : INTEGER RANGE 0 TO 59; SIGNAL S10,S1 : INTEGER RANGE 0 TO 9; SIGNAL CNTS : INTEGER RANGE 0 TO 499999; SIGNAL S_CLK : STD_LOGIC; COMPONENT SEP PORT(T : IN INTEGER RANGE 0 TO 59; TEN,ONE : OUT INTEGER RANGE 0 TO 9); END COMPONENT; BEGIN SECOND_GEN : PROCESS(CL,RST) IF (RST ='1')THEN CNTS <=0; S_CLK <='0'; ELSIF (CL = '1' AND CL'EVENT) THEN IF (CNTS>=499999) THEN CNTS <=0; S_CLK <= NOT (S_CLK); ELSE CNTS <=CNTS +1; END IF; END PROCESS SECOND_GEN;

2. 1초 발생기 : Seconder.vhd SECOND_COUNT : PROCESS(S_CLK, RST) BEGIN IF (RST ='1')THEN SEC <= 0; ELSIF (S_CLK ='1' AND S_CLK'EVENT)THEN IF (SEC >= 59)THEN SEC <= 0; ELSE SEC <=SEC+1; END IF; END PROCESS SECOND_COUNT; S_S :SEP PORT MAP (SEC,S10,S1); SEG5 <= DIS_SEG(S10); SEG6 <= DIS_SEG(S1); END MIXED;

3. Seconder의 타이밍 시뮬레이션결과 10자리 분 LED 1 LED 9 자리수 분리를 보여준다.

3. Digital Clock library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity digi_clock is port(cl, rst : in std_logic; seg1, seg2, seg3, seg4, seg5, seg6 : out std_logic_vector(7 downto 0)); end digi_clock; architecture mixed of digi_clock is function dis_seg(cnt : integer range 0 to 15) return std_logic_vector is variable seg_dec : std_logic_vector(7 downto 0); begin case cnt is when 0 => seg_dec := "11000000"; when 1 => seg_dec := "11111001"; when 2 => seg_dec := "10100100"; when 3 => seg_dec := "10110000"; when 4 => seg_dec := "10011001"; when 5 => seg_dec := "10010010"; when 6 => seg_dec := "10000010"; when 7 => seg_dec := "11011000"; when 8 => seg_dec := "10000000"; when 9 => seg_dec := "10011000"; when others => seg_dec := "11111111"; end case;

3. Digital Clock return(seg_dec); end dis_seg; signal hour, min, sec : integer range 0 to 59; signal h10,h1, m10, m1, s10, s1 : integer range 0 to 9; signal cnts : integer range 0 to 499999; signal s_clk, m_clk, h_clk : std_logic; component sep port(t : in integer range 0 to 59; ten, one : out integer range 0 to 9); end component; begin second_gen : process(cl, rst) if (rst = '1') then cnts <= 0; s_clk <= '0'; elsif (cl = '1' and cl'event)then if (cnts >= 499999) then cnts <= 0; s_clk <= not(s_clk); else cnts <= cnts + 1; end if; end process second_gen;

3. Digital Clock second_count : process(s_clk, rst) begin if (rst = '1') then sec <= 0; elsif (s_clk = '1' and s_clk'event)then if (sec = 59) then m_clk <= '1'; sec <= 0; else sec <= sec+1; m_clk <= '0'; end if; end process second_count; minute_count : process(m_clk, rst) if (rst = '1') then min <= 0; elsif (m_clk = '1' and m_clk'event)then if (min >= 59) then h_clk <='1'; min <= 0; else min <= min + 1; h_clk <= '0'; end process minute_count;

3. Digital Clock hour_count : process(h_clk, rst) begin if (rst = '1') then hour <=0; elsif (h_clk = '1' and h_clk'event) then if (hour >= 23) then hour <=0; else hour <= hour + 1; end if; end process hour_count; s_s : sep port map(sec, s10, s1); s_m : sep port map(min, m10, m1); s_h : sep port map(hour, h10, h1); seg1 <= dis_seg(h10); seg2 <= dis_seg(h1); seg3 <= dis_seg(m10); seg4 <= dis_seg(m1); seg5 <= dis_seg(s10); seg6 <= dis_seg(s1); end mixed;

3. Digital Clock 타이밍 시뮬레이션 결과 59초가 되자 1분이된다.

3. Digital Clock 타이밍 시뮬레이션 결과 S_CLK 60카운터에서 분증가

VHDL SOURCE , PROGRAMING Assign =>Pin/Location/chip.. 4. 디지털 시계의 FPGA구현 VHDL SOURCE , PROGRAMING Assign =>Pin/Location/chip..

4. 디지털 시계의 FPGA구현 핀번호 입력 핀번호 출력 CL 91 SEG50~ SEG57 RST 41 SEG60~ SEG67

4. 디지털 시계의 FPGA구현 10자리초: 1자리초 클럭에 따른 60진 SECOND_COUNT 보여준다. SEG5 : SEG6 10자리초: 1자리초 클럭에 따른 60진 SECOND_COUNT 보여준다.