哈工大数电大作业-作业-计数器
哈工大数电大作业-作业-计数器
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
数电大作业1
——计数器
一、实验目的
1. 学习使用Verilog HDL语言，并学会使用进行QuartusⅡ软件
编程和仿真；
2. 掌握数字电路的设计方法，熟悉设计过程及其步骤；
3. 培养学生的动手能力，能学以致用，为今后从事电子线路设计
打下良好基础；
4. 巩固加深对数电知识的理解，在仿真调试过程中，能结合原理
来分析实验现象；
二、实验内容
1.设计内容及要求
1)利用Verilog HDL设计一个以自己学号后三位为模的计数器；
2)编写源程序；
3)给出仿真电路图和仿真波形图；
2.需求分析：
由于本人的学号为7112130501，后3位为501，为便于观察，选取中间三位为进制来编写加法计数器，以保证与他人的区别性，即编一个以213为模的加法计数器。若采用同步清零的方法，则计数为0~212，化为二进制数即为0 0000 0000计到0 1101 0100。
3.编写源代码：
module count_213(out,data,load,reset,clk);
output [8:0] out;
input [8:0] data;
input load,reset,clk;
reg [8:0] out;
always @(posedge clk) //clk上升沿触发
begin
if(!reset)out=9'h000; //同步清零，低电平有效
else if (load)out=data; //同步预置
else if (out>=212)out=9'h000; //计数最大值为212，超过清零
else out=out+1; //计数
end
endmodule
程序说明：
该计数器为一个9位计数器，计数范围0~212，具有同步同步置数和同步清零功能。时钟的上升沿有效，当clk信号的上升沿到来时，如果清零信号为0，则清零；若不为0，计数器进行计数，计至212处同步清零。
4.画出仿真电路图：
图1为同步置数、同步清零加法计数器的仿真电路图
+
A[8..0]B[8..0]
ADDER
<
CIN A[8..0]B[8..0]
LESS_THAN
1
D
ENA
Q
PRE CLR
D
ENA
Q
PRE CLR
D
ENA
Q
PRE CLR
D
ENA
Q
PRE CLR
D
ENA
Q
PRE CLR
D
ENA
Q
PRE CLR
D
ENA
Q
PRE CLR
D
ENA
Q
PRE CLR
D
ENA
Q
PRE CLR
SEL
DATAA DATAB
OUT0
MUX21
SEL
DATAA DATAB
OUT0
MUX21
SEL
DATAA DATAB
OUT0
MUX21
Les s Than0
9' h0D3 --
out[0]~reg0
out[1]~reg0
out[2]~reg0
out[3]~reg0
out[4]~reg0
out[5]~reg0
out[7]~reg0
out[8]~reg0
out~[8..0]
9' h000 --
res et clk
out[8..0]
data[8..0]
out~[26..18]
9' h000 --
out~[17..9]
load
out[6]~reg0
A dd0
9' h001 --
图1 仿真电路图
自动生成的电路图
5. 画出仿真波形
先对逻辑波形进行初始化设置，将清零信号‘restest ’置1，置数信号‘load ’置0，得到的仿真波形图2所示，波形终止处如图3所示,图4为计数到212后自动清零。
当reset=0，计数器清零；当reset=1，load=0时，计数器计数；当reset=1、load=1时,计数器计数。
由于延时较长，上升沿触发显示不是很明显。
图2 开始计数的状态波形
图3 逻辑波形---波形终止处
图4 计数到211然后清零
三、实验结果
由仿真波形可以看出，计数器从0 0000 0000计到0 1101 0100后便清零。而0 1101 0100B=212D, 所以该计数器即为一个模为213的计数器，符合实验要求。
四、实验总结
1. 计数器功能表
Clk Reset Load Out
上升沿0 X 清零
上升沿 1 0 置数（data）
上升沿 1 1 计数
2. 应熟知计数器的使用方法，并能设计出任意进制的计数
器，在设计时才能得心应手。计数进制的改变，包括清零法（同步清零和异步清零）和置数法。假定计数器的计数进制为N,要将其改为M进制的计数器，M < N 。当计数器从全零状态开始计数，若采用同步清零法，设计时应经过M-1个状态后清零；若采用异步清零法，设计时应经过M个状态后清零。这样就跳过了M个状态，实现了M进制计数器。因为采用异步清零法会产生清零不可靠的问题，本实验采用的为同步清零法。
3. 本实验采用的是数据流描述方式来描述电路，通过
assign连续赋值实现组合逻辑功能，使用简单，语句易于读懂。
4. 调试过程中，应沉着冷静，出现错误时，应该根据数电
知识原理来分析，找出错误原因，对症下药；也可上网搜查该错误的含义，可能是软件的使用方法不对。