篮球计时器FPGA设计：Verilog语言实现-育师

篮球计时器fpga设计 verilog语言编写支持quartus,modelsim,vivado设计 1.数码管显示每小节12分钟倒计时 2.数码管显示24s倒计时 3.数码管显示两队比分 4.按键加分（加一，加二，加三） 5.设有小节比赛开始结束按键，按下后，12分钟计数器重新计数，分数仍然保持不变 6.全局结束按键，按下后一切归零 7.暂停按键，按下后24s和12分钟计时器均暂停计时

在FPGA开发的世界里，实现一个篮球计时器是个有趣且具有实际应用价值的项目。今天咱就唠唠如何用Verilog语言打造一个满足多种需求的篮球计时器，并且它还能在Quartus、Modelsim、Vivado等常见设计平台上运行。

1. 数码管显示每小节12分钟倒计时

首先，咱们得有个计数器来记录时间。12分钟也就是$12\times60 = 720$秒，咱们用Verilog写个计数器模块。

module count_12min ( input wire clk, // 时钟信号 input wire rst, // 复位信号 input wire start, // 开始信号 output reg [9:0] sec // 秒数，最大720，10位足以 ); always @(posedge clk or posedge rst) begin if (rst) begin sec <= 10'd720; // 复位时初始化为12分钟 end else if (start) begin if (sec > 10'd0) begin sec <= sec - 1; // 每秒减1 end end end end

这段代码定义了一个count_12min模块，它接收时钟clk、复位rst和开始start信号。在时钟上升沿或者复位信号有效时，会根据条件对sec进行操作。复位时，sec被初始化为720，开始计时后，如果sec大于0，每秒减1。

2. 数码管显示24s倒计时

类似地，对于24秒倒计时，我们也写个计数器。

module count_24s ( input wire clk, input wire rst, input wire start, output reg [4:0] sec_24 // 秒数，最大24，5位足以 ); always @(posedge clk or posedge rst) begin if (rst) begin sec_24 <= 5'd24; end else if (start) begin if (sec_24 > 5'd0) begin sec_24 <= sec_24 - 1; end end end end

这个count_24s模块和前面12分钟倒计时的模块思路一样，只是计时范围变成了24秒。

3. 数码管显示两队比分

比分显示也得有计数器。咱们假设每队比分最多99分。

module score_counter ( input wire clk, input wire rst, input wire add_1, // 加1分信号 input wire add_2, // 加2分信号 input wire add_3, // 加3分信号 output reg [5:0] score // 比分，最大99，6位足以 ); always @(posedge clk or posedge rst) begin if (rst) begin score <= 6'd0; end else begin if (add_1) begin score <= score + 1; end else if (add_2) begin score <= score + 2; end else if (add_3) begin score <= score + 3; end end end end

scorecounter模块根据add1、add2、add3信号来增加比分，复位时比分清零。

4. 按键加分（加一，加二，加三）

前面比分计数器模块里已经体现了按键加分的逻辑，当对应的add1、add2、add_3信号有效时，比分就会相应增加。在实际电路连接中，这些信号就来自按键。

5. 设有小节比赛开始结束按键，按下后，12分钟计数器重新计数，分数仍然保持不变

我们得在顶层模块里处理这个逻辑。假设我们有个顶层模块basketball_timer。

module basketball_timer ( input wire clk, input wire rst_global, // 全局复位 input wire rst_quarter, // 小节复位 input wire start_quarter, // 小节开始 input wire pause, // 暂停 input wire add_1_team1, add_2_team1, add_3_team1, input wire add_1_team2, add_2_team2, add_3_team2, output wire [9:0] sec_12min, output wire [4:0] sec_24, output wire [5:0] score_team1, output wire [5:0] score_team2 ); count_12min u1 ( .clk(clk), .rst(rst_quarter), .start(start_quarter), .sec(sec_12min) ); count_24s u2 ( .clk(clk), .rst(rst_global | pause), .start(1'b1), .sec_24(sec_24) ); score_counter u3 ( .clk(clk), .rst(1'b0), .add_1(add_1_team1), .add_2(add_2_team1), .add_3(add_3_team1), .score(score_team1) ); score_counter u4 ( .clk(clk), .rst(1'b0), .add_1(add_1_team2), .add_2(add_2_team2), .add_3(add_3_team2), .score(score_team2) ); endmodule

在这个顶层模块里，count12min模块的复位信号连接到rstquarter，当小节复位按键按下，12分钟计数器重新计数。而比分计数器的复位信号一直为0，保证分数不会因为小节复位而清零。

6. 全局结束按键，按下后一切归零

在顶层模块里，count24s模块的复位信号连接了rstglobal，当全局结束按键按下（rstglobal有效），24秒计数器复位。同时比分计数器也可以通过修改代码，在rstglobal有效时复位，就能实现全局结束按键按下后一切归零。

module score_counter ( input wire clk, input wire rst, input wire rst_global, // 新增全局复位信号 input wire add_1, input wire add_2, input wire add_3, output reg [5:0] score ); always @(posedge clk or posedge rst or posedge rst_global) begin if (rst_global) begin score <= 6'd0; end else if (rst) begin score <= 6'd0; end else begin if (add_1) begin score <= score + 1; end else if (add_2) begin score <= score + 2; end else if (add_3) begin score <= score + 3; end end end end

7. 暂停按键，按下后24s和12分钟计时器均暂停计时

在顶层模块里，count_24s模块的复位信号连接了pause，当暂停按键按下，pause信号有效，24秒计数器暂停计时。对于12分钟倒计时模块，我们可以稍微修改下代码。

module count_12min ( input wire clk, input wire rst, input wire start, input wire pause, // 新增暂停信号 output reg [9:0] sec ); always @(posedge clk or posedge rst) begin if (rst) begin sec <= 10'd720; end else if (start &&!pause) begin // 只有start有效且pause无效时才计时 if (sec > 10'd0) begin sec <= sec - 1; end end end end

这样就实现了暂停按键按下后，24秒和12分钟计时器均暂停计时的功能。

通过这些Verilog模块的组合，咱们就实现了一个功能丰富的篮球计时器，并且能在常见的FPGA设计平台上大展身手啦！