数字逻辑实验 7_计器的设计与仿真.doc

实验七 计数器的仿真 1．实验内容 实验过程 由于在报告1中已经详尽描述了如何使用Quartus 2建立逻辑原理图和使用VHDL语言实现元件功能，所以本次的实验报告中便不再赘述上述内容，报告将主要就VHDL语言描述实现元件的功能的过程进行阐述。 4位二进制计数器 逻辑原理图 点击File→New，选择Block Diagram/Schematic File并放置元件如图。 保存文件并编译，选择菜单File→New，选择Vector Waveform File新建波形图，添加节点，参数设置为：End Time=2us, Grip size=50ns。所完成的波形图如下图： 保存波形文件，并在settings中选择functional功能仿真，绘制网格，仿真可得出如图波形： 参照4位二进制计数器功能，依次检查，易得4位二进制计数器原理图设计成功。 VHDL语言——4位二进制计数器 选择File→New，弹出新建文本对话框，在该对话框中 选择VHDL File并单击OK按钮，进入文本编辑窗口，输入VHDL代码。 library IEEE; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity cout4 is port( clk,clr,LD,ENT,ENP:in std_logic; p:in std_logic_vector(3 downto 0); q:out std_logic_vector(3 downto 0); cout:out std_logic ); end cout4; architecture arc of cout4 is signal qi:std_logic_vector(3 downto 0); begin process(LD,ENT,ENP,clr,p,clk) begin if clr=0 then qi=0000; elsif(LD=0) then qi=p; elsif(ENT=0 or ENP=0) then qi=qi; elsif clkevent and clk =1 then if(clr=1and LD=1 and ENT=1 and ENP=1) then if( qi15 ) then qi=qi+1; else qi=0000; end if; end if; end if; if qi=15 then cout=1; else cout=0; end if; end process; q=qi; end arc; 保存文件并编译，选择菜单File→New，选择Vector Waveform File新建波形图，添加节点，参数设置为：End Time=3us, Grip size=50ns。所完成的波形图如下图： 波形解释：LD为复位端，低电平有效，输出即为输入；clk为时钟信号输入端口；clr为清零端，低电平有效；ENT、ENP为使能端，低电平有效，为输出的前一状态，具有保持功能；cout表示高电位时，表示进位。 保存波形文件，并在settings中选择functional功能仿真，绘制网格，仿真可得出如图波形： 根据仿真波形可验证4位二进制计数器功能表中功能，当在时钟上升沿时，LD=‘0’，clr=‘1’时；4位二进制计数器复位，实现置数功能；当clr=‘1’，4位二进制计数器实现清零；当ENTorENP=‘0’时，4位二进制计数器实现保持功能。当LD=‘1’，clr=‘1’及ENT、ENP都为‘1’时，4位二进制计数器根据当前输入值开始计数，当计数器计数到15时，并计下一个数时，cout显示高电平，表示进位。 已知4位二进制计数器功能表为： 从波形分析与4位二进制计数器功能表相比，可知实现4位二进制计数器所有功能，设计成功。 模10计数器 选择File→New，弹出新建文本对话框，在该对话框中 选择VHDL File并单击OK按钮，进入文本编辑窗口，输入VHDL代码。 library IEEE; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity cout10 is port( clk,clr,LD,ENT,ENP:in std_log