====设计要求====
基于小脚丫FPGA开发板和Nokia5110液晶屏实现数字时钟的设计，要求：
  - 采用FPGA+按键+液晶屏实现数字时钟功能；
  - 时间显示格式：XX:XX:XX (时：分：秒)，采用24小时制；
  - 增加按键控制，时分秒三位分别可调，处于调节状态的位闪烁区别；

====硬件连接====
FPGA的系统时钟来自于小脚丫FPGA开发板配置的24MHz时钟晶振，连接FPGA的C1引脚。
本设计用到两个按键K1和K2，硬件设计如图1所示，两个按键分别连接到FPGA的A2和B7引脚。
{{ :fpga_5110lcd_key.png |按键硬件设计}}
<WRAP centeralign>**小脚丫FPGA开发板的控制按键**</WRAP>
设计中需要驱动Nokia5110液晶屏作为显示，液晶屏与小脚丫FPGA开发板之间的连接关系如图2所示，对应的管脚如下。

^ 液晶屏 |RST	|CE	|DC	|DIN	|CLK	|VCC	|BL	|GND   |
^ FPGA  |N3	|P2	|N2	|M1	|K1	|3.3V	|J1	|GND   |

{{ :fpga_5110lcd_con.png |液晶屏硬件连接}}
<WRAP centeralign>**小脚丫FPGA开发板和5110液晶屏的连接** </WRAP>
====工作原理====
  - 使用计数器做分频处理，得到周期为1秒的脉冲信号sec_clk；
  - 使用三个8bit的BCD码表示时钟、分钟、秒钟的值，其中高4bit表示值的十位，低4bit表示值的个位；
  - 正常运行时，每来一个sec_clk秒钟个位加1，个位满10清零同时十位加1，当秒钟满60清零同时分钟个位加1，依次进行...直到23:59:59的下一刻全部清零；
  - 按键K1，模式调节，设计共分4中模式（运行模式、时针调节、分针调节、秒针调节），按动K1依次切换模式；
  - 按键K2，时间调节，当数字时钟在时针调节、分针调节或秒针调节模式时，按动K2调节对应时间位；
  - 硬件连接图中，程序复位控制线控制程序复位，断开重连设计复位。

====代码设计====
为了实现所需要的功能，我们将整个设计划分不同的模块，如图3所示。
{{ :fpga_5110lcd_blk.png |数字时钟程序设计框架}}
<WRAP centeralign>**数字时钟程序框架**</WRAP>

4.1 clock_ctl模块
Clock_ctl模块主要实现数字时钟的模式控制，本设计共有4种模式（normal、hour_set、minute_set、second_set）当K1按键按下（set_en为高电平）时依次跳转，如图4所示。
{{ :fpga_5110lcd_flow.png |数字时钟状态控制设计}}
<WRAP centeralign>**状态控制**</WRAP>

{{ :fpga_5110lcd_sta_code.png |数字时钟控制代码}}
<WRAP centeralign>**控制代码**</WRAP>

4.2 clock_cnt模块
Clock_cnt模块主要实现时钟逻辑模块：
1)当处于normal模式时，每来一个sec_clk秒钟个位加1，个位满10清零同时十位加1，当秒钟满60清零同时分钟个位加1，依次进行...直到23:59:59的下一刻全部清零。
2)当处于second_set模式时，每次K2按键按下（up_en为高电平）时，秒钟个位加1，个位满10清零同时十位加1，当秒钟满60清零，分钟和时钟保持不变，如下：
{{ :fpga_5110lcd_clk.png |数字时钟计数模块}}
<WRAP centeralign>**计数模块**</WRAP>

5、系统运行
{{ :fpga_5110lcd_pic.jpeg?800 |系统运行状态}}
<WRAP centeralign>**系统实际运行**</WRAP>

视频地址：
http://v.youku.com/v_show/id_XMTM5MDE4OTE2MA==.html?from=s1.8-1-1.2

====资源报告====
^资源	|数量	|比例 |
^LUTs	|718	|56% |
^寄存器	|179	|11% |
^存储器	|0	|0%  |
^IO管脚	|12     |    |
^时钟频率	|25MHz  |    |

====知识点====
  - 时钟计数,分频
  - 按键消抖处理
  - 串行/并行转换
  - Nokia5110液晶屏驱动

====参考文档====
  * Lattice MachXO2数据手册
  * Nokia5110液晶屏资料

====相关文件====
^文件名称	 | 功能|
^Digital_clock.v	|顶层模块，将所有功能模块接口连接起来|
^Clock_div.v	        |实现分频，产生按键、显示和秒时钟|
^key_board.v	        |实现按键消抖|
^clock_ctl.v	        |实现数字时钟的模式控制|
^clock_cnt.v	        |时钟逻辑，产生时分秒的数值|
^LCD_nokia5110.v	|驱动Nokia5110液晶屏的显示|