Lattice MXO2: 計時控制

在之前的實驗中我們掌握了如何進行時鐘分頻、如何進行數碼管顯示與按鍵消抖的處理，那么在本節實驗之中，我們將會實現一個籃球賽場上常見的24秒計時器。

在之前的實驗中我們為讀者詳細介紹過小腳丫MXO2板卡上的按鍵、數碼管、LED等硬件外設，在此不再贅述。本節將實現由數碼管作為顯示模塊，按鍵作為控制信號的輸入(包含復位信號和暫停信號)，Lattice MXO2 4000HC作為控制核心的籃球讀秒系統，實現框圖如下：

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// >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> COPYRIGHT NOTICE <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
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// File name    : counter.v
// Module name  : counter
// Author       : STEP
// Description  : 
// Web          :  
// 
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// Code Revision History : 
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// Version: |Mod. Date:   |Changes Made:
// V1.0     |2017/03/02   |Initial ver
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// Module Function:24秒倒計時計數器 
module counter(
	clk				,    //時鐘
	rst				,    //復位
	hold			,    //啟動暫停按鍵
	seg_led_1		,    //數碼管1
	seg_led_2		,    //數碼管2
	led                  //led); 	
	input 	clk,rst;
	input	hold; 	
	output 	[8:0]	
	seg_led_1,seg_led_2;
	output 	reg	[7:0]	led; 	
	wire		clk1h;        //1Hz時鐘
	wire		hold_pulse;   //按鍵消抖后信號
	reg			hold_flag;    //按鍵標志位
	reg			back_to_zero_flag	; //計時完成信號
	reg   		[6:0]   seg		[9:0];  
	reg			[3:0]	cnt_ge;      //個位
	reg			[3:0]	cnt_shi;     //十位 	
	initial 
	begin
		seg[0] = 7'h3f;	   //  0
		seg[1] = 7'h06;	   //  1
		seg[2] = 7'h5b;	   //  2
		seg[3] = 7'h4f;	   //  3
		seg[4] = 7'h66;	   //  4
		seg[5] = 7'h6d;	   //  5
		seg[6] = 7'h7d;	   //  6
		seg[7] = 7'h07;	   //  7
		seg[8] = 7'h7f;	   //  8
		seg[9] = 7'h6f;	   //  9/*若需要顯示A-F,解除此段注釋即可
		seg[10]= 7'hf7;	   //  A
		seg[11]= 7'h7c;	   //  b
		seg[12]= 7'h39;    //  C
		seg[13]= 7'h5e;    //  d
		seg[14]= 7'h79;    //  E
		seg[15]= 7'h71;    //  F*/
	end 
 
 	// 啟動/暫停按鍵進行消抖
	debounce  U2 (
				.clk(clk),
				.rst(rst),
				.key(hold),
				.key_pulse(hold_pulse)
				);
	// 用于分出一個1Hz的頻率	
	divide #(.WIDTH(32),.N(12000000)) U1 ( 
			.clk(clk),
			.rst_n(rst),      
			.clkout(clk1h)
			);
    //按鍵動作標志信號產生
	always @ (posedge hold_pulse)
		if(!rst==1)
			hold_flag <= 0;
		else
			hold_flag <= ~hold_flag;
	//計時完成標志信號產生
	always @ (*)
		if(!rst == 1)
			back_to_zero_flag <= 0;
		else if(cnt_shi==0 && cnt_ge==0)
			back_to_zero_flag <= 1;
		else
			back_to_zero_flag <= 0;
    //24秒倒計時控制
	always @ (posedge clk1h or negedge rst) begin
		if (!rst == 1) begin
			cnt_ge <= 4'd4;
			cnt_shi <= 4'd2; 
			end
		else if(hold_flag == 1)begin
			cnt_ge <= cnt_ge;
			cnt_shi <= cnt_shi;
			end			
		else if(cnt_shi==0 && cnt_ge==0) begin
			cnt_shi <= cnt_shi;
			cnt_ge <= cnt_ge;
			end
		else if(cnt_ge==0)begin
			cnt_ge <= 4'd9;
			cnt_shi <= cnt_shi-1;end
		else
			cnt_ge <= cnt_ge -1;
		end
	//計時完成點亮led
	always @ ( back_to_zero_flag)begin
		if (back_to_zero_flag==1)
			led = 8'b0;
		else
			led = 8'b11111111;
		end 	assign seg_led_1[8:0] = {2'b00,seg[cnt_ge]}; 	
		assign seg_led_2[8:0] = {2'b00,seg[cnt_shi]}; 
 endmodule

設置好復位鍵可消抖的按鍵，編譯完成后下載，通過按鍵就可以翻轉LED。你也可以定義多個按鍵控制多個LED，還可以比較不加按鍵消抖情況下實際的效果對比如何。

本實驗主要介紹了計時器的實現方式，并且包含了復位與暫停功能，讀者可自行修改程序內部的時鐘參數來調節計時時間。下一節將介紹PWM調制技術的應用呼吸燈。