基于FPGA的超级数字钟设计

摘要：本次设计主要在basys3开发板的基础上，外接一个温度传感器DS18B20、一块显示屏LCD5110和一个无源蜂鸣器，将数字钟和温度显示在LCD5110上，来实现一个超级数字钟。本设计的优点在于不仅实现了数字钟的功能，且加入了实时温度显示的功能，拓展了传统数字钟的功能，充分利用了basys3开发板的I/O设备资源，并且便于仿真与调试。75011

毕业论文关键词： FPGA；温度传感器；LCD5110；数字钟

Design of Super digital clock based on FPGA

Abstract： This design is mainly based on the basys3 development board, an external temperature sensor DS18B20, a display LCD5110 and a passive buzzer, the digital clock and temperature displayed on the LCD5110, to achieve a super digital clock。 The advantage of this design is not only to achieve the function of digital clock, and joined the real-time temperature display function, expanding the traditional digital clock function, make full use of the basys3 development board I/O device resources, and easy to simulation and debugging。

Key words： FPGA ; Temperature sensor ;LCD5110 ;Digital clock

1 引言 5

1。1 课题背景 5

1。2 课题目的和意义 5

1。3 课题的主要内容 6

2 时钟历史起源与发展 7

3 软硬件开发环境 9

3。1 硬件选择 9

3。1。1 BASYS3开发板 9

3。1。2 无源蜂鸣器 10

3。1。3 LCD5110 11

3。1。4 温度传感器（DS18B20） 14

3。2 软件选择 15

3。2。1 Vivado 2014编程软件 15

3。2。2 Modelsim仿真软件 20

3。2。3 Zimo21字模取模软件 23

4 硬件描述语言（VERILOG HDL） 25

5 总体方案设计 26

5。1 系统布局 26

5。2 设计流程图 26

5。3 时钟模块思路 27

5。4 温度传感器模块思路 28

5。5 LCD5110模块思路 30

6 系统调试与验证 31

6。1 实物连接图 31

6。2 功能验证 32

7 总结与分析 33

致谢 36

参考文献 37

1 引言

随着现场可编程门阵列（FPGA）的出现，电子系统向着速度更快、规模更大、集成度更高的趋势发展，FPGA也慢慢广泛应用到各个领域，如医疗设备、仪器仪表、安全通信等。FPGA可以简化硬件电路，提高系统工作速度，缩短研发周期，使用方便灵活，大大缩减成本等优点，利用好FPGA这一新技术可以创造更好的电子产品。而本次课题就是利用FPGA来研究新型数字钟，方便以后人们的生活。

1。1 课题背景

随着电子半导体技术的进步，FPGA器件朝着速度越来越快、集成度越来越高、灵活性更强方向发展，传统的数字元件也开始逐渐被FPGA器件所取代。使用FPGA器件，可以增大系统功能密集度，提供更强的可靠性，可以缩短设计周期，让系统工作速度更快，增加系统的保密性能，可以根据需要来随意修改FPGA器件来降低制造成本，可以使其逻辑功能在标准的器件上不被束缚，修改逻辑可在系统设计或者使用过程的任一阶段进行，并且只需对所使用的FPGA器件重新编译即可完成，极大的给系统设计提供更强的灵活性。FPGA器件如今不仅成为了广泛使用的标准逻辑器件的强力的竞争对手，也是掩模式专用集成电路的强力的竞争对手。基于FPGA的超级数字钟设计:http://www.youerw.com/tongxin/lunwen_85801.html