robei计数器设计

计数器

1.实验目的

计数器在数字逻辑设计中的应用十分广泛，可以对时钟信号进行计数，分频和产生序列信号，也可以用在计时器和串并转换等电路。这次实验我们就来学习一下如何用Robei和Verilog语言来设计一个4比特计数器。

2.实验要求

计数器对每个时钟脉冲进行计数，并将数值输出出来。这个实验我们来设计一个4比特的计数器，其范围在0～F之间，也就是计数到最大值16。设计波形要求如图2-2-1所示：

图2-2-1 计数器输出波形要求

3.实验内容

3.1 模型设计

1）新建一个模型。点击工具栏上的图标，或者点击菜单“File”然后在下拉菜单中选择“New”，会有一个对话框弹出来（如图2-2-2所示）。在弹出的对话框中设置你所设计的模型。

图2-2-2 新建一个项目

参数填写完成后点击“OK”按钮，Robei（服务号）就会生成一个新的模块，名字就是counter，如图2-2-3所示：

图2-2-3 计数器界面图

2）修改模型。（公众号：Robei）在自动生成的界面图上进行名称地修改，输入引脚为clock，enable和reset，输出引脚修改成count。其中count引脚的“Datasize”为4比特，用户可以输入4，也可以输入3:0。为了区分每个引脚，我们可以修改每个引脚的Color值，并点回车保存。修改完成后如图2-2-4所示。如果选中模块，按“F1”键，就会自动生成一个Datasheet，如图2-2-5所示：

图2-2-4 修改引脚属性

图2-2-5 “Datasheet”截图

3）输入算法。点击模型下方的Code（如图2-2-6所示）进入代码设计区。

图2-2-6 点击Code输入算法

在代码设计区内输入以下Verilog代码：

always @ (posedge clock) //学习always语句的写法，并设置敏感信号。时钟上升沿触发

begin

//学习Verilog if else语句的写法

if (reset == 1) begin

count<= 0；

end

//if enable is 1, counter starts to count

else if (enable == 1) begin

count <= count + 1；

end

end

4）保存。点击工具栏图标，或者点击菜单“File”中的下拉菜单“Saveas”，将模型另存到一个文件夹中。

5）运行。在工具栏点击或者点击菜单“Build”的下拉菜单“Run”，执

行代码检查。如果有错误，会在输出窗口中显示。如果没有错误提示，恭喜，模型counter设计完成。

3.2 测试文件设计

1）新建一个文件。点击工具栏上的图标，在弹出的对话框中参照图2-2-7进行设计。

图2-2-7 新建测试文件

2）修改各个引脚的颜色。选中每个引脚，在属性栏中对照图2-2-8进行修改引脚属性，并修改其颜色，方便区分不同的引脚信号。

图2-2-8 引脚属性表

3）另存为测试文件。点击工具栏图标，将测试文件保存到counter模型所在的文件夹下。

4）加入模型。在Toolbox工具箱的Current栏里，会出现一个counter模型，单击该模型并在counter_test上添加。

图2-2-9 添加模型

5）连接引脚。点击工具栏中的图标，或者选择菜单“Tool”中的“Connect”，如图2-2-10所示，连接引脚。这个时候，注意查看连接线的颜色。如果鼠标要变回选择模式，点击图标。

图2-2-10 连接引脚

6）输入激励。点击测试模块下方的“Code”，输入激励算法。激励代码在结束的时候要用$finish 结束。

initial begin

clock = 1；

reset = 0；

enable = 0；

#5 reset = 1；

#10 reset = 0；

#10 enable = 1；

#150 enable = 0；

#5 $finish；

end

always begin //学习时钟信号的生成方法

#5 clock=~clock；//每隔5个时钟，clock取反一次，占空比50%

end

图2-2-11 激励代码

7）执行仿真并查看波形。点击工具栏，查看输出信息。检查没有错误之后点击，或者点击菜单“View”中的“Waveview”。波形查看器就会打开。

点击右侧Workspace中的信号，进行添加并查看。点击波形查看器工具栏上的

图标进行自动缩放。分析仿真结果并对照真值表，查看设计波形与实验要求是否一致。

图2-2-12 查看波形

4.问题与思考

1.如何利用Robei设计一个逆向计数器？计数开始时为F，每个时钟信号到来计数器减一。测试你的逆向计数器。

2.如何利用计数器实现占空比为50% 的2分频，4分频和16分频？提示：占空比：高电平持续时间在一个总周期所占的比率。