/* 信号定义：

clk： 标准时钟信号，本例中，其频率为4Hz；

clk_1k： 产生闹铃音、报时音的时钟信号，本例中其频率为1024Hz；

mode： 功能控制信号； 为0：计时功能；

为1：闹钟功能；

为2：手动校时功能；

turn： 接按键，在手动校时功能时，选择是调整小时，还是分钟；

若长时间按住该键，还可使秒信号清零，用于精确调时；

change： 接按键，手动调整时，每按一次，计数器加1；

如果长按，则连续快速加1，用于快速调时和定时；

hour,min,sec：此三信号分别输出并显示时、分、秒信号，

皆采用BCD 码计数，分别驱动6 个数码管显示时间；

alert： 输出到扬声器的信号，用于产生闹铃音和报时音；

闹铃音为持续20 秒的急促的“嘀嘀嘀”音，若按住“change”键，

则可屏蔽该音；整点报时音为“嘀嘀嘀嘀—嘟”四短一长音；

LD_alert： 接发光二极管，指示是否设置了闹钟功能；

LD_hour： 接发光二极管，指示当前调整的是小时信号；

LD_min： 接发光二极管，指示当前调整的是分钟信号。

*/

module clock(clk,clk_1k,mode,change,turn,alert,hour,min,sec,

LD_alert,LD_hour,LD_min);

input clk,clk_1k,mode,change,turn;

output alert,LD_alert,LD_hour,LD_min;

output[7:0] hour,min,sec;

reg[7:0] hour,min,sec,hour1,min1,sec1,ahour,amin;

reg[1:0] m,fm,num1,num2,num3,num4;

reg[1:0] loop1,loop2,loop3,loop4,sound;

reg LD_hour,LD_min;

reg clk_1Hz,clk_2Hz,minclk,hclk;

reg alert1,alert2,ear;

reg count1,count2,counta,countb;

wire ct1,ct2,cta,ctb,m_clk,h_clk;

always @(posedge clk)

begin

clk_2Hz<=~clk_2Hz;

if(sound==3) begin sound<=0; ear<=1; end

//ear 信号用于产生或屏蔽声音

else begin sound<=sound+1; ear<=0; end

end

always @(posedge clk_2Hz) //由4Hz 的输入时钟产生1Hz 的时基信号

clk_1Hz<=~clk_1Hz;

always @(posedge mode) //mode 信号控制系统在三种功能间转换

begin if(m==2) m<=0; else m<=m+1; end

always @(posedge turn)

fm<=~fm;

always //该进程产生count1,count2,counta,countb 四个信号

begin

case(m)

2: begin if(fm)

begin count1<=change; {LD_min,LD_hour}<=2; end

else

begin counta<=change; {LD_min,LD_hour}<=1; end

{count2,countb}<=0;

end

1: begin if(fm)

begin count2<=change; {LD_min,LD_hour}<=2; end

else

begin countb<=change; {LD_min,LD_hour}<=1; end

{count1,counta}<=2'b00;

end

default: {count1,count2,counta,countb,LD_min,LD_hour}<=0;

endcase

end

always @(negedge clk)

//如果长时间按下“change”键，则生成“num1”信号用于连续快速加1

if(count2) begin

if(loop1==3) num1<=1;

else

begin loop1<=loop1+1; num1<=0; end

end

else begin loop1<=0; num1<=0; end

always @(negedge clk) //产生num2 信号

if(countb) begin

if(loop2==3) num2<=1;

else

begin loop2<=loop2+1; num2<=0; end

end

else begin loop2<=0; num2<=0; end

always @(negedge clk)

if(count1) begin

if(loop3==3) num3<=1;

else

begin loop3<=loop3+1; num3<=0; end

end

else begin loop3<=0; num3<=0; end

always @(negedge clk)

if(counta) begin

if(loop4==3) num4<=1;

else

begin loop4<=loop4+1; num4<=0; end

end

else begin loop4<=0; num4<=0; end

assign ct1=(num3&clk)|(!num3&m_clk); //ct1 用于计时、校时中的分钟计数

assign ct2=(num1&clk)|(!num1&count2); //ct2 用于定时状态下调整分钟信号

assign cta=(num4&clk)|(!num4&h_clk); //cta 用于计时、校时中的小时计数

assign ctb=(num2&clk)|(!num2&countb); //ctb 用于定时状态下调整小时信号

always @(posedge clk_1Hz) //秒计时和秒调整进程

if(!(sec1^8'h59)|turn&(!m))

begin

sec1<=0; if(!(turn&(!m))) minclk<=1;

end

//按住“turn”按键一段时间，秒信号可清零，该功能用于手动精确调时

else begin

if(sec1[3:0]==4'b1001)

begin sec1[3:0]<=4'b0000; sec1[7:4]<=sec1[7:4]+1; end

else sec1[3:0]<=sec1[3:0]+1; minclk<=0;

end

assign m_clk=minclk||count1;

always @(posedge ct1) //分计时和分调整进程

begin

if(min1==8'h59) begin min1<=0; hclk<=1; end

else begin

if(min1[3:0]==9)

begin min1[3:0]<=0; min1[7:4]<=min1[7:4]+1; end

else min1[3:0]<=min1[3:0]+1; hclk<=0;

end

end

assign h_clk=hclk||counta;

always @(posedge cta) //小时计时和小时调整进程

if(hour1==8'h23) hour1<=0;

else if(hour1[3:0]==9)

begin hour1[7:4]<=hour1[7:4]+1; hour1[3:0]<=0; end

else hour1[3:0]<=hour1[3:0]+1;

always @(posedge ct2) //闹钟定时功能中的分钟调节进程

if(amin==8'h59) amin<=0;

else if(amin[3:0]==9)

begin amin[3:0]<=0; amin[7:4]<=amin[7:4]+1; end

else amin[3:0]<=amin[3:0]+1;

always @(posedge ctb) //闹钟定时功能中的小时调节进程

if(ahour==8'h23) ahour<=0;

else if(ahour[3:0]==9)

begin ahour[3:0]<=0; ahour[7:4]<=ahour[7:4]+1; end

else ahour[3:0]<=ahour[3:0]+1;

always //闹铃功能

if((min1==amin)&&(hour1==ahour)&&(amin|ahour)&&(!change))

//若按住“change”键不放，可屏蔽闹铃音

if(sec1<8'h20) alert1<=1; //控制闹铃的时间长短

else alert1<=0;

else alert1<=0;

always //时、分、秒的显示控制

case(m)

3'b00: begin hour<=hour1; min<=min1; sec<=sec1; end

//计时状态下的时、分、秒显示

3'b01: begin hour<=ahour; min<=amin; sec<=8'hzz; end

//定时状态下的时、分、秒显示

3'b10: begin hour<=hour1; min<=min1; sec<=8'hzz; end

//校时状态下的时、分、秒显示

endcase

assign LD_alert=(ahour|amin)?1:0; //指示是否进行了闹铃定时

assign alert=((alert1)?clk_1k&clk:0)|alert2; //产生闹铃音或整点报时音

always //产生整点报时信号alert2

begin

if((min1==8'h59)&&(sec1>8'h54)||(!(min1|sec1)))

if(sec1>8'h54) alert2<=ear&clk_1k; //产生短音

else alert2<=!ear&clk_1k; //产生长音

else alert2<=0;

end

endmodule