设计含异步清零和同步时钟使能的加法计数器
设计含异步清零和同步时钟使能的加法计数器
设计含异步清零和同步时钟使能的加法计数器附表1：广州大学学生实验报告开课学院及实验室：物理与电子工程学院-电子楼317室2016年4 月21 日学院物电年级、专业、班姓名Jason.P 学号实验课程名称EDA技术实验成绩实验项目名称设计含异步清零和同步时钟使能的加法计数器指导教师一、实验目的：学习计数器的设计、仿真和硬件测试，进一步熟悉VerilogHDL设计技术。
二、实验内容：含异步清0和同步时钟使能的4位加法器（1）实验原理：上图是一含计数使能、异步复位的4位加法计数器，书中例3-15是其VerilogHDL描述。
由图2-1所示，图中间是4位锁存器；rst是异步清信号，高电平有效；clk是锁存信号；D[3：0]是4位数据输入端。
当ENA为‘1’时，多路选择器将加1器的输出值加载于锁存器的数据端；当ENA为‘0’时保持上一次的输出。
（2）实验步骤：（2）-1按照发给大家的文件“Quartus II 9.0基本设计流程-VerilogHDL.ppt”所讲述的步骤，在QuartusII上对例3-15（第四版）（第五版p124例5-15）进行编辑、编译、综合、适配、仿真。
说明例2-1各语句的作用，详细描述示例的功能特点，给出其所有信号的时序仿真波形。
（2）-2引脚锁定以及硬件下载测试：若目标器件是EP3C40Q240C8N，建议选实验电路模式5，用键8（PIO7）控制RST；用键7控制ENA；计数溢出COUT接发光管D8；OUTY是计数输出接数码1；时钟CLK接clock2，通过跳线选择4Hz信号。
引脚锁定后进行编译、下载和硬件测试实验。
将实验过程和实验结果写进实验报告。
三、实验HDL描述：module CNT10(CLK,RST,EN,LOAD,COUT,DOUT,DATA)input CLK,EN,RST,LOAD; //定义输入信号input[3:0] DATA; //定义4位的并行加载数据DATAoutput[3:0] DOUT; //定义4位的计数输出数据DOUToutput COUT; //定义进位输出信号COUTreg[3:0] Q1; //定义4位的寄存器型中间变量Q1reg COUT;assign DOUT = Q1; //将内部寄存器的计数结果输出至DOUTalways @(posedge CLK or negedge RST) //时序过程beginif(!RST) Q1 <= 0; //RST=0时，对内部寄存器单元异步清0else if(EN)begin //同步使能EN=1，则允许加载或计数if(!LOAD) Q1 <= DATA; //当LOAD=0，向内部寄存器加载数据else if(Q1<9) Q1 <=Q1+1; //当Q1小于9时，允许累加else Q1 <=4'b0000; //否则一个时钟后清零返回初值endendalways @(Q1) //组合过程if (Q1==4'h9) COUT = 1'b1;else COUT = 1'b0;endmodule四、仿真结果：七、实验心得:通过本次实验，使我进一步熟悉了QuartusII的VerilogHDL文本设计流程以及电路仿真和硬件测试。
实验二 含异步清0和同步时钟使能的加法计数器的设计
LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY SCAN_LED ISPORT ( CLK : IN STD_LOGIC;LEDOUT : OUT STD_LOGIC_VECTOR(8 DOWNTO 0); --将多余发光二极管熄灭SG : OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0); --段码信号输出BT : OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0); --位码信号输出CLR : IN STD_LOGIC; --异步清零EN : IN STD_LOGIC --同步使能);END;ARCHITECTURE one OF SCAN_LED ISSIGNAL CNT10 : STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);SIGNAL A : INTEGER RANGE 0 TO 15;SIGNAL q : std_logic_vector(25 downto 0);SIGNAL CLK1 : STD_LOGIC;BEGINP0: process(clk)beginif clk'event and clk='1' thenq<=q+1;end if;end process P0;CLK1 <= q(23);P1: PROCESS(CLK1)BEGINIF CLR ='1' THENCNT10 <= "0000";LEDOUT <= "111111111";ELSEIF EN = '1' THENIF CLK1'EVENT AND CLK1 = '1' THENCNT10 <= CNT10 + 1;LEDOUT <="111111111";IF CNT10 = "1001" THENCNT10 <= "0000";LEDOUT <= "111111110";END IF;END IF;END IF;END IF;END PROCESS P1 ;P2: PROCESS( CNT10 )BEGINCASE CNT10 ISWHEN "0000" => BT <= "0000001" ; A <= 0 ;WHEN "0001" => BT <= "0000001" ; A <= 1 ;WHEN "0010" => BT <= "0000001" ; A <= 2 ;WHEN "0011" => BT <= "0000001" ; A <= 3 ;WHEN "0100" => BT <= "0000001" ; A <= 4 ;WHEN "0101" => BT <= "0000001" ; A <= 5 ;WHEN "0110" => BT <= "0000001" ; A <= 6 ;WHEN "0111" => BT <= "0000001" ; A <= 7 ;WHEN "1000" => BT <= "0000001" ; A <= 8 ;WHEN "1001" => BT <= "0000001" ; A <= 9 ;WHEN OTHERS => NULL ;END CASE ;END PROCESS P2;P3: PROCESS( A ) --译码电路BEGINCASE A ISWHEN 0 => SG <= "0111111";WHEN 1 => SG <= "0000110";WHEN 2 => SG <= "1011011";WHEN 3 => SG <= "1001111";WHEN 4 => SG <= "1100110";WHEN 5 => SG <= "1101101";WHEN 6 => SG <= "1111101";WHEN 7 => SG <= "0000111";WHEN 8 => SG <= "1111111";WHEN 9 => SG <= "1101111";WHEN 10 => SG <= "1110111";WHEN 11 => SG <= "1111100";WHEN 12 => SG <= "0111001";WHEN 13 => SG <= "1011110";WHEN 14 => SG <= "1111001";WHEN 15 => SG <= "1110001";WHEN OTHERS => NULL ;END CASE ;END PROCESS P3;END;。
设计含异步使能清0和同步时钟使能的加法计数器
综合课程设计实验设计含异步使能清0和同步时钟使能的加法计数器1.实验目的1.计数器的设计2.QUARTUS 2中SIGNALTAP 2实时测试技术3.FPGA配置芯片的使用4.继续熟悉实验的软硬件平台2.实验步骤与结果1.设计含异步使能清0和同步时钟使能的加法计数器源代码：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY CNT10 ISPORT(CLK,RST,EN:IN STD_LOGIC;CQ:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);COUT: OUT STD_LOGIC);END CNT10;ARCHITECTURE BEHAV OF CNT10 ISBEGINPROCESS(CLK,RST,EN )VARIABLE CQI :STD:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);BEGINIF RST=’1’ THEN CQI:=(OTHERS=>’0’); --复位信号ELSIF CLK’EVENT AND CLK=’1’ THENIF EN=’1’ THEN --使能信号IF CQI<9 THEN CQI:=CQI+1;ELSE CQI:=(O THERS=>’0’);END IF;END IF;IF CQI=9 THEN COUT<=’1’; --进位ELSE COUT<=’0’;END IF;CQ<=CQI;END PROCESS;END BEHAV;实验结果：键2低电平时允许计数，键1高电平时允许计数，数码管最后一位正确计数0到9，当有进位时，发光管D1显示进位信号。
2.使用嵌入式逻辑分析仪SIGNALTAP2 进行实时测试按如图设置SIGNALTAP 2获得实验波形：可以看到CQ的波形为锯齿状的3.将计数器设计文件烧到实验板上FPGA的配置器件EPCS1中，实现掉电保护实验结果：掉电重启以后实验板上程序的功能正常。
实验三 含异步清0和同步时钟使能的十进制
EDA技术基础实验报告实验名称：含异步清0和同步时钟使能的十进制加法法计数器姓名：李江虹学号：068专业及班级：通信工程（3）班指导老师：刘文进实验三含异步清0和同步时钟使能的十进制加法法计数器一、实验目的：学习时序电路的设计、仿真和硬件测试，进一步熟悉VHDL设计技术。
二、实验原理实验图1是一含计数使能、异步复位十进制加法计数器，例1是其VHDL描述。
由实验图1所示，图中间是4位锁存器；rst是异步清信号，高电平有效；clk是锁存信号；D[3..0]是4位数据输入端。
当ENA为'1'时，多路选择器将加1器的输出值加载于锁存器的数据端；当ENA为'0'时将"0000"加载于锁存器。
图1 含计数使能、异步复位十进制加法计数器三、实验内容在MAX+plusII上参照例1(4位二进制计数器)进行设计、编辑、编译、综合、适配、仿真。
说明例中各语句的作用，详细描述示例的功能特点，给出其所有信号的时序仿真波形。
【例1】LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY CNT4B ISPORT (CLK : IN STD_LOGIC;RST : IN STD_LOGIC;LOAD : IN STD_LOGIC;DATA :IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);OUTY : OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);COUT : OUT STD_LOGIC );END CNT4B;ARCHITECTURE behav OF CNT4B ISSIGNAL CQI : STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); BEGINP_REG: PROCESS(CLK, RST,LOAD)BEGINIF RST = '1' THEN CQI <="0000"; ELSIF CLK'EVENT AND CLK = '1' THEN IF LOAD = '1' THEN CQI <= DATA; ELSIF CQI>="1001"THENCQI<="0000";COUT <='1';ELSECQI<=CQI+1;COUT <='0';END IF;END IF;OUTY <= CQI ;END PROCESS P_REG ;END behav;四、引脚锁定以及硬件下载测试。
EDA实验二 含异步清零和同步使能的十进制加减法计数器
EDA实验二 含异步清零和同步使能的十进制加减法计数器一、实验目的1．了解加减计数器的工作原理。
2．进一步熟悉QUARTUSII 软件的使用方法和VHDL 输入。
3．熟悉仿真时序设定。
二、实验设备1．PC机 一台；四、实验内容完成一个0~99计数器，有四个输入信号：复位reset、使能enable、时钟clk和加减选择sel，三路输出信号：计数值、进位和借位信号。
要求每来一个时钟信号，加或减1（sel=‘0’时执行加，sel=‘1’时执行减）；计数值为99时再加1，输出进位信号，并且计数值归零；计数值为0时再减1，输出借位信号，并且计数值变成99（即0~99循环计数）；复位信号reset有效时（低电平有效）计数值清0，使能信号enable有效时（高电平有效）计数器才进行工作，否则不进行累加或累减。
五、实验步骤1．打开QUARTUSII 软件，新建一个VHDL文件。
2．输入程序代码，点击保存时，系统会提示建立一个新的工程（Project），按照QUARTUSII的提示建立好工程；3．按照实验原理和自己的想法，在VHDL 编辑窗口调整完成VHDL 程序；4．对自己编写的VHDL 程序进行编译，对程序的错误进行修改；5．进行仿真，附录：电路实体定义可参照如下：ENTITY counter ISPORT( clk, reset, enable ,sel : IN STD_LOGIC; --定义时钟、异步复位、同步使能、选择信号cq : OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 downto 0); --计数值c1out : OUT STD_LOGIC; --进位信号c2out : OUT STD_LOGIC --借位信号);END counter;VHDL程序代码如下：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY counter ISPORT( clk, reset, enable ,sel : IN STD_LOGIC; --定义时钟、异步复位、同步使能、选择信号cq : OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 downto 0); --计数值c1out : OUT STD_LOGIC; --进位信号c2out : OUT STD_LOGIC --借位信号);END counter;ARCHITECTURE counter99 OF counter ISBEGINPROCESS(clk, reset, enable ,sel)VARIABLE cot :STD_LOGIC_VECTOR(6 downto 0);BEGINIF reset='0' THEN cot:=(OTHERS=>'0');ELSIF clk'EVENT AND clk ='1' THENIF enable='1' THENIF sel='0' THEN c2out<='0';IF cot<99 THEN cot:=cot+1;c1out<='0';ELSE cot:=(OTHERS=>'0');c1out<='1';END IF;ELSIF sel='1' THEN c1out<='0';IF cot>0 THEN cot:=cot-1;c2out<='0';ELSE cot:="1100011";c2out<='1';END IF;END IF;END IF;END IF;cq<=cot;END PROCESS; END counter99;仿真结果如下：。
含异步清零和同步时钟使能的4位加法器
含异步清零和同步时钟使能的4位加法器宁波⼯程学院电信学院ＥＤＡ系统设计与实践实验报告实验名称含异步清零和同步时钟使能的4位加法器班级电科（系统设计）08-2 姓名学号 0840*******组员姓名实验⽇期2011-5-1２指导⽼师实验四含异步清零和同步时钟使能的4位加法器⼀．实验⽬的学习计数器的设计，仿真和硬件测试。
进⼀步熟悉VHDL的编程⽅法。
⼆．实验内容本实验的内容是Quartus 11建⽴⼀个含计数使能、异步复位的4位加分计数器，SmartSOPC试验箱上进⾏硬件测试，由KEY1控制技术使能端ena并由LED指⽰，KEY2控制复位端rst并由LED2指⽰。
计数值由数码管指⽰。
三．实验原理Rst是异步清零信号，⾼电平有效。
Ema为是能端，能开始与暂停程序，当ena为0时，能所存信号。
四．实验步骤（1）破解Quartus 11;（2）建⽴⼯程：启动Quartus 11，建⽴空⽩⼯程。
命名为giui;（3）创建源程序⽂件：新建VHDL源程序⽂件giui，输⼊程序代码并保存，进⾏编译，若在编译过程中发现错误，则找出并更正，直⾄编译成功。
（4）编译并运⾏：编译并运⾏程序或者原理图，编译⽆误后，进⾏引脚锁定;（5）外部连接⽅式跟第2节相似。
五．实验程序⼀．在⼀个数码管上显⽰0~Ｆlibrary ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity giui isport(clk48:in std_logic;key_2bit:in std_logic;dig_4bit:out std_logic_vector(3 downto 0);seg:out std_logic_vector(7 downto 0));end giui;architecture m1 of giui issignal num1:std_logic_vector(3 downto 0);signal cnt:std_logic_vector(23 downto 0);signal t: std_logic;signal q:std_logic;beginfre:process(clk48,cnt)beginif clk48'event and clk48='1' thencnt<=cnt+1;end if;q<=cnt(23);end process fre;coun:process(q)beginif q'event and q='1' thenif t='1' then num1<="0000";elsenum1<=num1+1;end if;end if;end process;SEG<= "11000000" when num1="0000" else "11111001" when num1="0001" else "10100100" when num1="0010" else"10110000" when num1="0011" else"10011001" when num1="0100" else"10010010" when num1="0101" else"10000010" when num1="0110" else"11111000" when num1="0111" else"10000000" when num1="1000" else"10010000" when num1="1001" else"10001000" when num1="1010" else"10000011" when num1="1011" else"01000110" when num1="1100" else"10100001" when num1="1101" else"10000110" when num1="1110" else"11111111";dig_4bit<="1110" when t='1' else"1111" when t='0';end m1;⼆．4位加法器Library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity sun_adder isport(clk:in std_logic;key:in std_logic;led1:out std_logic;dig:out std_logic_vector(3 downto 0);seg:out std_logic_vector(7 downto 0)); end sun_adder;architecture a of sun_adder issignal tmp:std_logic_vector(23 downto 0); signal tmp1:std_logic_vector(10 downto 0); signal address,pp:std_logic_vector(3 downto 0); signal p:std_logic_vector(1 downto 0);signal tt,t,q,q1: std_logic;signal num1,num2,num3,num4:std_logic_vector(3 downto 0);beginprocess(clk)beginif clk'event and clk='1' then tmp<=tmp+1;tmp1<=tmp1+1;end if;end process;q<=tmp(23);q1<=tmp1(10);process(q1)beginif q1'event and q1='1' then case p iswhen "00"=>pp<="1110";when "01"=>pp<="1101";when "10"=>pp<="1011";when others=>pp<="0111";end case;dig<=pp;case pp iswhen "1110"=>address<=num1;when "1101"=>address<=num2;when "1011"=>address<=num3;when others=>address<=num4;end case;p<=p+1;end if;end process;process(key)beginIf key'event and key='1' thent<= not t;end if;end process;process(q)beginif q'event and q='1' thenif t='1' then num1<="0000";num2<="0000";num3<="0000";num4<="0000";else num1<=num1+1;if num1="1001" then num1<="0000";tt<='1';if num2="1001" then num2<="0000";if num3="1001" then num3<="0000";if num4="1001" then num4<="0000";else num4<=num4+1; end if;else num3<=num3+1; end if;else num2<=num2+1; `1212212345123451233123`12341234123412341312end if; else num1<=num1+1;tt<='0'; end if; end if;end if;end process;seg<= "11000000" when address="0000" else"11111001" when address="0001" else"10100100" when address="0010" else"10110000" when address="0011" else"10011001" when address="0100" else"10010010" when address="0101" else"10000010" when address="0110" else "11111000" when address="0111" else "10000000" when address="1000" else "10010000" when address="1001" else "11111111";led1<='0' when tt='1' else'1' when tt='0';end a;六．实验现象。
设计含异步清零和同步加载与时钟使能的计数器
4-1 设计含异步清零和同步加载与时钟使能的计数器（1）实验目的：熟悉Quartus Ⅱ的VHDL文本设计流程全过程，学习计数器的设计，仿真和硬件测试。
掌握原理图与文本混合设计方法。
（2）实验原理：参考3.4节。
实验程序为例3-20。
（3）实验内容1：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY cnt10 ISPORT (CLK,RST,EN,LOAD : IN STD_LOGIC;DATA : IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);DOUT : OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);COUT : OUT STD_LOGIC );END cnt10;ARCHITECTURE behav OF cnt10 ISBEGINPROCESS (CLK, RST, EN, LOAD)V ARIABLE Q : STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);BEGINIF RST='0' THEN Q := (OTHERS=>'0');ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1' THENIF EN='1' THENIF (LOAD='0') THEN Q := DATA; ELSEIF Q<9 THEN Q := Q + 1;ELSE Q := (OTHERS=>'0');END IF;END IF;END IF;END IF;IF Q = "1001" THEN COUT <= '1';ELSE COUT <= '0';END IF;DOUT <= Q;END PROCESS;END behav;实验内容2：（4）实验结果：实验内容1的时序仿真切图：实验内容2的时序仿真切图：。
异步清零和同步时钟使能的4位加法计数器
Error (10482): VHDL error at CNT4.vhd(18): object "COUNT" is used but not declared异步清零和同步时钟使能的4位加法计数器一、实验目的：学习计数器的设计、仿真和硬件测试，进一步熟悉VHDL设计技术。
二、实验原理本试验中所要设计的计数器，由4位带异步清零的加法计数器和一个4位锁存器组成。
其中，rst是异步清零信号，高电平有效；clk是计数时钟，同时也是锁存信号；ENA为计数器输出使能控制。
当ENA为‘1’时，加法计数器的输出值加载于锁存器的数据端，；当ENA为‘0’时锁存器输出为高阻态。
当计数器输出“1111”时，进位信号COUT为“1”。
三、实验内容1）画出该计数器的实体框图02）用VHDL语言完成上述计数器的行为级设计。
------------------------------------------------------------------------------------------------------- 程序：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY CNT4 ISPORT (RST,CLK,ENA:IN STD_LOGIC;COUT: OUT STD_LOGIC;OUTY :OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0));END CNT4;ARCHITECTURE behv OF CNT4 ISBEGINPROCESS (RST,ENA,CLK)VARIABLE CQI :STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);BEGINIF RST='1' THEN CQI :=(OTHERS =>'0');ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1' THENIF ENA ='1' THENIF CQI < 15 THEN CQI:=CQI+1;ELSE CQI :=(OTHERS =>'0');END IF;END IF;END IF;IF CQI =15 THEN COUT<='1';ELSE COUT <='0';END IF;OUTY <=CQI;END PROCESS;END behv;3）用QuartusII对上述设计进行编译、综合、仿真，给出其所有信号的仿真波形和时序分析数据。
实验二含异步清零和同步使能的加法计数器
实验二含异步清零和同步使能的加法计数器一、实验目的1、了解二进制计数器的工作原理。
2、进一步熟悉QUARTUSII软件的使用方法和VHDL输入。
3、时钟在编程过程中的作用。
二、实验原理二进制计数器中应用最多、功能最全的计数器之一，含异步清零和同步使能的加法计数器的具体工作过程如下：在时钟上升沿的情况下，检测使能端是否允许计数，如果允许计数（定义使能端高电平有效）则开始计数，否则一直检测使能端信号。
在计数过程中再检测复位信号是否有效（低电平有效），当复位信号起作用时，使计数值清零，继续进行检测和计数。
其工作时序如图3-1所示：图3-1 计数器的工作时序三、实验内容本实验要求完成的任务是在时钟信号的作用下，通过使能端和复位信号来完成加法计数器的计数。
实验中时钟信号使用数字时钟源模块的1HZ信号，用一位拨动开关K1表示使能端信号，用复位开关S1表示复位信号，用LED模块的LED1～LED11来表示计数的二进制结果。
实验LED亮表示对应的位为‘1’，LED灭表示对应的位为‘0’。
通过输入不同的值模拟计数器的工作时序，观察计数的结果。
实验箱中的拨动开关、与FPGA的接口电路，LED灯与FPGA的接口电路以及拨动开关、LED与FPGA的管脚连接在实验一中都做了详细说明，这里不在赘述。
数字时钟信号模块的电路原理如图3-2所示，表3-1是其时钟输出与FPGA的管脚连接表。
图3-2 数字时钟信号模块电路原理信号名称对应FPGA管脚名说明DIGITAL-CLK A14数字时钟信号送至FPGA的A14表3-1 数字时钟输出与FPGA的管脚连接表按键开关模块的电路原理如图3-3所示，表3-2是按键开关的输出与FPGA的管脚连接表。
图3-3 按键开关模块电路原理信号名称FPGA I/O名称核心板接口管脚号功能说明S[0]PIN_AF5JP1_91‘S1’ SwitchS[1]PIN_AH6JP1_93‘S2’ SwitchS[2]PIN_AH7JP1_95‘S3’ SwitchS[3]PIN_AH8JP1_97‘S4’ SwitchS[4]PIN_AG10JP1_99‘S5’ SwitchS[5]PIN_AG11JP1_101‘S6’ SwitchS[6]PIN_AH14JP1_90‘S7’ SwitchS[7]PIN_AG7JP1_92‘S8’ Switch表3-2 按键开关与FPGA的管脚连接表四、实验步骤1、打开QUARTUSII软件，新建一个工程。
含异步清零和同步使能的加法计数器
含异步清零和同步使能的加法计数器一、实验目的1、了解数码管的工作原理。
2、了解二进制计数器的工作原理学习。
3、七段数码管显示译码器的设计4、学习VHDL 的CASE 语句及多层次设计方法。
二、实验原理七段数码管是电子开发过程中常用的输出显示设备。
在实验系统中使用的是两个四位一体、共阴极型七段数码管。
其单个静态数码管如下图4-1 所示。
图4-1 静态七段数码管由于七段数码管公共端连接到GND ，当数码管的中的那一个段被输入高电平，则相应的这一段被点亮。
反之则不亮。
共阳极性的数码管与之相么。
四位一体的七段数码管在单个静态数码管的基础上加入了用于选择哪一位数码管的位选信号端口。
八个数码管的a、b、c、d、e、f、g、h、dp 都连在了一起，8 个数码管分别由各自的位选信号来控制，被选通的数码管显示数据，其余关闭。
三、实验内容本实验要求完成的任务是在时钟信号的作用下，通过使能端和复位信号来完成加法计数器的计数。
实验中时钟信号使用数字时钟源模块的 1HZ 信号，用一位en表示使能端信号，用复位开关 rest 表示复位信号，用 LED 模块的LED1～LED7 来表示计数的二进制结果。
实验 LED亮表示对应的位为‘1’ LED灭表示对应的位为‘0’。
通过输入不同的值模拟计数器的工作时序，观察计数的结果。
实验箱中的拨动开关、与 FPGA 的接口电路，LED 灯与 FPGA 的接口电路以及拨动开关、 LED 与FPGA的管脚连接在实验一中都做了详细说明，这里不在赘述。
四实验步骤1、打开 QUARTUSII 软件，新建一个工程。
2、建完工程之后，再新建一个 VHDL File，打开 VHDL 编辑器对话框。
3、在 VHDL 编辑窗口编写 VHDL 程序library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_arith.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity jishuqi isport( clk ,clr,en : in std_logic;co:out std_logic;key : in std_logic_vector(3 downto 0);ledag : out std_logic_vector(6 downto 0);del : out std_logic_vector(3 downto 0));end jishuqi;architecture whbkrc of jishuqi issignal dount : std_logic_vector(3 downto 0);beginprocess(clk)beginif clk'event and clk='1' thenif clr='1'thendount<=(others=>'0');elsif en='1'thenif key="1111"thendount<="0000";co<='1';elsedount<=dount+'1';co<='0';end if;end if;end if;del<=dount;end process;process(key)begincase key iswhen "0000" => ledag <="0111111"; when "0001" => ledag <="0000110"; when "0010" => ledag <="1011011"; when "0011" => ledag <="1001111"; when "0100" => ledag <="1100110"; when "0101" => ledag <="1101101"; when "0110" => ledag <="1111101"; when "0111" => ledag <="0000111";when "1000" => ledag <="1111111"; when "1001" => ledag <="1101111"; when "1010" => ledag <="1110111"; when "1011" => ledag <="1111100"; when "1100" => ledag <="0111001"; when "1101" => ledag <="1011110"; when "1110" => ledag <="1111001"; when "1111" => ledag <="1110001"; when others => null;end case;end process;end whbkrc;分配管脚功能仿真五、实验小结通过本次试验，更加熟悉二进制计数器的工作原理，进一步熟悉 QUARTUSII 软件的使用方法和 VHDL 输入，同时掌握了时钟在编程过程中的作用，虽然试验中遇到了一些小困难，但是通过请教老师和同学还是顺利的解决了。
设计含异步清零同步使能的38进制加法计数器
一、实验题目：设计一个含异步清零同步使能38进制加法计数器。
二、实验目的：通过实践学习计数器的设计、仿真和硬件调试，进一步熟悉VHDL设计技术。
三、实验要求及设计思路：能熟练利用软件来设计计数器并通过实验来掌握计数器的工作原理。
本实验首先利用QuartusⅡ完成38进制计数器的文本编辑输入和仿真测试等步骤并给出仿真波形，最后在实验系统上验证此设计的功能。
四、实验程序：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY CNT38 ISPORT (CLK,RST,EN:IN STD_LOGIC;CQ:OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);COUT:OUT STD_LOGIC);END CNT38;ARCHITECTURE behav OF CNT38 ISBEGINPROCESS (CLK,RST,EN)VARIABLE CQI:STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);BEGINIF RST='1' THEN CQI:= (OTHERS=>'0');ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1' THENIF EN='1' THENIF CQI<37 THEN CQI:=CQI+1;ELSE CQI:=(OTHERS=>'0');END IF;END IF;END IF;IF CQI=37 THEN COUT<='1';ELSE COUT<='0';END IF;CQ<=CQI;END PROCESS;END behav;五、功能仿真时序图与硬件电路图：六、设计总结：略。
含异步清0和同步时钟使能的4-位加法计数器-报告
含异步清0和同步时钟使能的4-位加法计数器-报告-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1EDA设计课程实验报告实验题目：含异步清0和同步时钟使能的4 位加法计数器学院名称：专业：班级：姓名：高胜学号小组成员：指导教师：一、实验目的学习计数器的设计，仿真和硬件测试，进一步熟悉VHDL 的编程方法。
二、设计任务及要求1.设计总体要求：利用Quartus II建立一个含技术使能、异步复位的4位加法计数器，在SmartSOPC试验箱上进行硬件测试，由KEY1控制技术使能端ena并由LED1指示，KEY2控制复位端rst 并由LED2指示。
计数值由数码管指示。
2.设计基本要求：（1）进行正常的加法计数功能。
（2）由四个数码管显示其计数情况。
三、系统设计1、整体设计方案含异步清零与同步时钟使能计数器由译码显示电路、脉冲发生电路和16进制计数器这3个基本电路组成的。
此次设计要实现的功能有：正常的计数，异步清零，同步使能功能。
整体设计系统框图如图1所示：图1 含异步清零与同步时钟使能计数器系统结构图2、功能模块电路设计（1）各模块设计：译码显示电路模块框图（见图2）：图2 译码显示电路系统输入输出模块框图脉冲发生电路模块框图（见图3）：图3 秒脉冲发生电路系统输入输出模块框图16位进制计数电路系模块框图（见图4）：图4 16位进制计数电路系统输入输出模块框图秒脉冲发生电路产生脉冲输入到16位计数器电路，计数器电路响应脉冲计数然后将计数响应输入到译码显示电路，译码显示电路响应，这时实验箱上8个数码管的后4位将进行从0到F计数的循环显示。
整体输入输出模块框图（见图5）：图5 含异步清零与同步时钟使能计数器系统输入输出模块框图（2）模块逻辑表达（见表一和表二）功能 clk rst ena dout[3:0] 异步清零 X 0 X 0 0 0 0表一 16进制计数器的真值表表二译码显示电路的真值表（3）算法流程图译码显示电路流程图（见图6）：图6 译码显示电路算法流程图16位计数器流程图（见图7）：图7 16位计数器电路算法流程图（4）Verilog源代码译码显示电路代码：module dec(d,seg,dig); //定义模块名与输入输出input[3:0] d;output[7:0] seg;output[3:0] dig; //定义输入输出与数据类型reg[7:0] seg_r; //定义一个reg类型数据assign dig=4'b0000; //给dig赋值0assign seg=seg_r; //将reg类型数据与wire类型数据进行转换always @(d) //检测目标信号dbegincase(d) //case语句，目标公式为d4'b0000:seg_r=8'hc0; //当4位的d数据变化时对应的rge数据类型的seg_r数值4'b0001:seg_r=8'hf9;4'b0010:seg_r=8'ha4;4'b0011:seg_r=8'hb0;4'b0100:seg_r=8'h99;4'b0101:seg_r=8'h92;4'b0110:seg_r=8'h82;4'b0111:seg_r=8'hf8;4'b1000:seg_r=8'h80;4'b1001:seg_r=8'h90;4'b1010:seg_r=8'h88;4'b1011:seg_r=8'h83;4'b1100:seg_r=8'hc6;4'b1101:seg_r=8'ha1;4'b1110:seg_r=8'h86;4'b1111:seg_r=8'h8e;default:seg_r=8'h0; //其余d的显示的数据seg_r显示为0endcase //结束case语句end //结束always语句endmodule //结束程序16进制计数器电路代码：module jsqt(clk,rst,ena,dout); //定义模块名与输入输出input clk,rst,ena;output[3:0] dout; //定义输入输出与数据类型reg[3:0] dout_r; //定义一个reg数据类型assign dout=dout_r; //将reg类型数据与wire类型数据进行转换always @(posedge clk or negedge rst) //检测目标信号时钟或异步信号beginif(rst==0) //检测信号rst是否恒等于0dout_r=4'b0000; // 给reg数据类型的dout_r赋值0else if(ena==1) //检测信号ena是否恒等于1dout_r=dout_r+1; //数据dout_r加1end //结束always语句endmodule //结束程序四、系统调试1、仿真调试（1）仿真代码译码显示电路仿真代码：`timescale 1ns/1nsmodule dec_tp; //测试模块的名字reg[3:0] d; //测试输入信号定义为reg型wire[7:0] seg; //测试输出信号定义为wire型wire[3:0]dig; //测试输出信号定义为wire型parameter DELY=100; //延时100秒dec u1(d,seg,dig); //调用测试对象assign dig=4'b0000; //给dig赋值0initial begin //激励波形设定d=4'b0;#DELY d=4'b0001;#DELY d=4'b0010;#DELY d=4'b0011;#DELY d=4'b0100;#DELY d=4'b0101;#DELY d=4'b0110;#DELY d=4'b0111;#DELY d=4'b1000;#DELY d=4'b1001;#DELY d=4'b1010;#DELY d=4'b1011;#DELY d=4'b1100;#DELY d=4'b1101;#DELY d=4'b1110;#DELY d=4'b1111;#DELY $finish;endinitial $monitor($time,,,"seg=%d,dig=%d,d=%b",seg,d,dig); //输出格式i定义endmodulemodule dec(d,seg,dig); //命名模块名字input[3:0] d;output[7:0] seg;output[3:0] dig; //定义输入与输出reg[7:0] seg_r; // 定义seg_r的reg型数据assign dig=4'b0000; //给dig赋值0assign seg=seg_r; //将reg型数据转化为wire型数据always @(d) //检测d的数据是否变化begincase(d) //七段译码4'b0000:seg_r = 8'hc0; //显示04'b0001:seg_r = 8'hf9; //显示14'b0010:seg_r = 8'ha4; //显示24'b0011:seg_r = 8'hb0; //显示34'b0100:seg_r = 8'h99; //显示44'b0101:seg_r = 8'h92; //显示54'b0110:seg_r = 8'h82; //显示64'b0111:seg_r = 8'hf8; //显示74'b1000:seg_r = 8'h80; ///显示84'b1001:seg_r = 8'h90; //显示94'b1010:seg_r = 8'h88; //显示a4'b1011:seg_r = 8'h83; //显示b4'b1100:seg_r = 8'hc6; //显示c4'b1101:seg_r = 8'ha1; //显示d4'b1110:seg_r = 8'h86; //显示e4'b1111:seg_r = 8'h8e; ///显示fendcase //结束case语句end //结束always语句endmodule //结束程序16进制计数器仿真代码：`timescale 1ns/1nsmodule jsqt_tp; //测试模块的名字reg clk,rst,ena; //测试输入信号定义为reg型wire[3:0] dout; //测试输出信号定义为wire型parameter DELY=100; //延时100秒jsqt u1(clk,rst,ena,dout); //调用测试对象initial begin //激励波形设定clk=0;rst=1;ena=1;#DELY clk=1;rst=1;ena=1;#DELY clk=0;rst=1;ena=1;#DELY clk=1;rst=1;ena=1;#DELY clk=0;rst=1;ena=1;#DELY clk=1;rst=1;ena=1;#DELY clk=0;rst=1;ena=1;#DELY clk=1;rst=1;ena=1;#DELY clk=0;rst=1;ena=1;#DELY $finish;endinitial$monitor($time,,,"dout=%d,rst=%b,ena=%b,clk=%b",dout,rst,ena,clk); //输出格式i定义endmodulemodule jsqt(clk,rst,ena,dout); //定义模块名与输入输出input clk,rst,ena;output[3:0] dout; //定义输入输出与数据类型reg[3:0] dout_r; //定义一个reg数据类型assign dout=dout_r; //将reg类型数据与wire类型数据进行转换always @(posedge clk or negedge rst) //检测目标信号时钟或异步信号beginif(rst==0) //检测信号rst是否恒等于0dout_r=4'b0000; // 给reg数据类型的dout_r赋值0else if(ena==1) //检测信号ena是否恒等于1dout_r=0; //给dout_r赋初值dout_r=dout_r+4’b1; //数据dout_r加1end //结束always语句endmodule //结束程序（2）仿真波形图译码显示仿真波形图（见图8）：图8 译码显示部分仿真波形图16进制计数器仿真波形图（见图9）：图9 16进制计数器仿真波形图（3）波形分析由图6-1与图6-2可以看出给4位dig赋值0，每延迟100秒可以看见4位的d变化与8位seg产生的数据与代码上的编程相符合。
设计含异步清零和同步时钟使能的加法计数器.doc
设计含异步清零和同步时钟使能的加法计数器.doc加法计数器是一种常见的数字电路，它可以用于计数器、频率分频等应用。
本文将介绍一种具有异步清零和同步时钟使能的加法计数器的设计方法。
一、电路原理加法计数器由若干个触发器组成，每个触发器的输出连接到下一个触发器的时钟端。
当计数器接受到一个时钟信号时，每个触发器的状态将根据前一个触发器的状态和时钟信号发生变化，从而实现计数的功能。
本文介绍的加法计数器还包含了异步清零和同步时钟使能功能，它们分别被连接到清零端和时钟端。
当清零端接受到一个高电平信号时，计数器的状态将被清零；当时钟端接受到一个高电平信号时，计数器将在时钟上升沿时计数。
二、电路实现本文中的加法计数器由4个D触发器和一些逻辑门组成，如图所示。
其中，D触发器的输入资源于四个运算器之中，运算器分别为。
①.异或门(XOR):将A,B两个数字按位异或，当两个输入不同时，输出为1；当两个输入相同时，输出为0。
②.与非器(NAND):将AB两个输入同时取反再进行与运算，输出为非AB的结果。
在加法计数器中，D触发器的输入端连接到异或门，异或门的两个输入端分别连接到计数器输入和进位信号。
同时，计数器输出也会连接到一个4位数显。
逻辑门的输出信号会被连接到触发器的时钟控制端或清零控制端，从而实现对计数器状态的控制。
三、时序分析1.异步清零当异步清零端接受到一个高电平信号时，计数器的状态将被清零。
具体来说，所有触发器的输出都将被强制为低电平信号。
这种操作可以通过将清零信号连接到每个D触发器的清零输入实现。
2.同步时钟使能当同步时钟使能端接受到高电平信号时，计数器只在时钟上升沿时计数。
这种操作可以通过将时钟使能信号连接到所有D触发器的时钟输入实现。
具体来说，当A和B两个输入都为0时，输出为0；当A和B两个输入都为1时，输出为0；当A和B两个输入中有一个为1时，输出为1。
四、总结本文介绍了一种具有异步清零和同步时钟使能的加法计数器的设计方法。
含异步清和同步时钟使能的位加法计数器
题目含异步清0和同步时钟使能的4位加法计数器原理说明实验图1是一含计数使能,异步复位和计数值并行预置功能4位加法计数器,由实验图1所示,图中间是4位锁存器;rst是异步清信号,高电平有效;clk是锁存信号;D[3..0]是4位数据输入端.当ENA为'1'时,多路选择器将加1器的输出值加载于锁存器的数据端;当ENA为'0'时将"0000"加载于锁存器.V H D L 程序LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY CNT4B ISPORT (CLK : IN STD_LOGIC; ——CLK为标准的逻辑类型输入端口RST : IN STD_LOGIC; ——RST为标准的逻辑类型输入端口ENA : IN STD_LOGIC; ——ENA为标准的逻辑类型输入端口OUTY : OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);COUT : OUT STD_LOGIC );END CNT4B;ARCHITECTURE behav OF CNT4B ISSIGNAL CQI : STD_LOGIC_VECTOR( 3 DOWNTO 0 );BEGINP_REG: PROCESS( CLK, RST, ENA )BEGINIF RST = '1' THEN CQI <= "0000";ELSIF CLK'EVENT AND CLK = '1' THENIF ENA = '1' THEN CQI <= CQI + 1;ELSE CQI <= "0000";END IF;END IF;OUTY <= CQI ;END PROCESS P_REG ; ——进位输出COUT <= CQI(0) AND CQI(1) AND CQI(2) AND CQI(3); --END behav;波形图结果分析引脚锁定以及硬件下载测试.建议选实验电路模式6,用数码8显示译码输出(PIO46--PIO40),键8,键7,键6,键5四位控制输入,硬件验证译码器的工作性能.注意,在仿真中,4位输入A必须用总线方式给数据.将仿真波形。
实验三__一般计数器的VHDL设计
EDA与VHDL语言课程实验报告实验名称：一般计数器的VHDL设计班级：学号：姓名：实验日期：实验三一般计数器的VHDL设计1.实验目的：学习一般计数器的设计、仿真和硬件测试，进一步熟悉VHDL设计技术。
2.实验内容:(1)用VHDL设计含异步清0和同步时钟使能的十进制加法计数器。
要求：在Quartus 2上进行编辑、编译、综合、适配、仿真，给出其所有信号的时序仿真波形。
引脚锁定以及硬件下载测试。
选择目标器件EPIC3，建议选择实验电路模式5。
(2)用VHDL设计含异步清0和同步时钟使能的十进制加减可控计数器。
要求：在Quartus 2上进行编辑、编译、综合、适配、仿真，给出其所有信号的时序仿真波形。
3.实验原理：计数器的输入信号是计数信号（Cn），门控信号是手动清零信号（Rest）、手动允许计数（En）。
清零信号Rest为1时，保持在异步清零状态，计数脉冲上升沿无效；允许计数端为0时，为保持状态，这时保持至最后一个计数，计数脉冲上升沿无效；清零信号为0，允许计数信号为1时，计数器上升沿脉冲计数。
4.实验程序：程序1：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY CNT10 ISPORT(CLK,RST,EN:IN STD_LOGIC;CQ:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);COUT:OUT STD_LOGIC);END CNT10;ARCHITECTURE behav OF CNT10 ISBEGINPROCESS(CLK,RST,EN)VARIABLE CQI :STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);BEGINIF RST='1'THEN CQI:=(OTHERS=>'0');ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1'THENIF EN ='1'THENIF CQI<9 THEN CQI:=CQI+1;ELSE CQI:=(OTHERS =>'0');END IF;END IF;END IF;IF CQI=9 THEN COUT<='1';ELSE COUT<='0';END IF;CQ<=CQI;END PROCESS;END behav;程序2：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity ZZZ isport(clk,rst,en:in std_logic;cq:out std_logic_vector(3 downto 0); cout:out std_logic);end ZZZ;architecture behav of ZZZ isbeginprocess(clk,rst,en)variable cqi:std_logic_vector(3 downto 0);beginif rst='1'then cqi:=(others=>'0');elsif clk'event and clk='1' thenif en='1' thenif cqi<9 then cqi:=cqi+1;else cqi:=(others=>'0'); end if;else if cqi<9 and cqi>0 then cqi:=cqi-1;else cqi:=(others=>'0'); end if;end if; end if ;if cqi=9 then cout<='0';end if;cq<=cqi;end process;end behav;5.仿真图：程序1编译仿真后的波形如下所示：程序2 编译仿真后的波形如下所示：6.实验心得：通过本次上机实验使我能更好的对Quartus 2软件进行使用，了解了其功能。
实验五 含异步清零和同步使能4位加法计数器的VHDL设计
实验五含异步清零和同步使能4位加法计数器的VHDL设计一、实验目的1掌握计数器的VHDL设计方法；2掌握异步复位和同步复位和使能的概念；3掌握寄存器性能的分析方法（即分析芯片所能达到的最高时钟频率）。
二、实验内容1异步复位4位加法计数器的设计；2同步复位4位加法计数器的设计。
3异步清0和同步时钟使能的4位加法计数器三、实验原理复位：给计数器一个初值叫复位，如果所给初值为0，则称复位为清零。
异步复位：复位跟时钟无关，只要复位信号的复位电平出现，计数器立即复位，如图5－1所示；同步复位：复位跟时钟有关，当复位信号的复位电平出现时，计数器并不立即复位，而是要等到时钟沿到来时才复位，如图5－2所示。
异步复位4位加法计数器的VHDL设计代码见教材P122-P123，仿真波形如图5－3所示。
同步复位4位加法计数器的VHDL部分代码如下，仿真波形如图5－4所示。
.图5－1异步复位图5－2同步复位图5－3异步复位计数器仿真波形图5－4同步复位计数器仿真波形四、实验步骤（一）异步复位4位加法计数器的设计1建立一个设计工程，工程名为CNT4B；2打开文本编辑器，建立一个VHDL设计文件，其VHDL代码见教材P164中的例6－20，文件名存为CNT4B.VHD。
注意文件的扩展名要选为.vhd，而且要求工程名、文件名和设计实体名必须相同。
3选器件：ACEX1K，EP1K30TC144-3（旧）或Cyclone，EP3C40Q240C8目标芯片。
4编译；5建立波形文件，然后保存，其文件名必须与工程名一致；【波形设置：①设置仿真时间为10us:②设置输入信号的波形：时钟周期设置为200ns，其他输入信号的波形设置参看图6－3。
】6仿真，观察输出波形是否正确；7时序分析：分析芯片所能达到的最高时钟频率。
【打开时序分析器，然后执行菜单命令：analysis/register performance/start，可以看到最高时钟频率为100.00MHZ】（二）同步复位4位加法计数器的设计8建立一个设计工程，工程名为CNT4B_SYS；9打开文本编辑器，建立一个VHDL设计文件，其VHDL代码参看异步计数器代码和实验原理中的参考代码，文件名存为CNT4B_SYS.VHD。
EDA实验一设计含异步清零和同步加载与时钟使能的计数器
EDA实验一设计含异步清零和同步加载与时钟使能的计数器一、实验目的熟悉QuartusII的VHDL文本设计流程全过程，学习计数器的设计、仿真和硬件测试。
掌握原理图与文本混合设计方法。
二、实验原理在进程语句中含有两个独立的IF语句。
第一个IF语句是非完整的条件语句，因而将产生计数器时序电路；第二个IF语句产生一个纯组合逻辑的多路选择器。
三、实验内容根据4.1节在QuartusII上对例3-20进行编辑、编译、综合、适配仿真。
说明例句中各语句作用。
给出所有时序信号的仿真波形，根据波形详细描述词设计的功能特点，包括RST、EN、LOAD、DATA、CLK 等型号的同步与异步特性。
查阅编译后的计数器的时序特点，从时序仿真图和了解从计数器时钟输入至计数数据输出的延时，包括不同优化约束后的改善情况，以及当选择不同FPGA目标器件后延时差距和毛刺情况，给出分析报告。
四、设计过程LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY CNT10 ISPORT(CLK,RST,EN,LOAD :IN STD_LOGIC;DATA:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);DOUT:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);COUT:OUT STD_LOGIC);END CNT10;ARCHITECTURE BEHAV OF CNT10 ISBEGINPROCESS(CLK,RST,EN,LOAD)VARIABLE Q :STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);BEGINIF RST='0' then q:=(OTHERS=>'0');ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1' THENIF EN='1' THENIF(LOAD='0') THEN Q:=DATA;ELSEIF Q<9 THEN Q:=Q+1;ELSE Q:=(OTHERS=>'0');END IF;END IF;END IF;END IF;IF Q="1001"THEN COUT<='1';ELSE COUT<='0'; END IF;DOUT<=Q;END PROCESS;END BEHAV;（1）第一个IF语句中的条件句“IF Q<9 THEN Q:=Q+1”构成比较器（2）语句“IF RST='0' then q:=(OTHERS=>'0')”构成RST在锁存器上的异步清零端CLR（3）语句“ELSE Q:=(OTHERS=>'0')”构成了多路选择器（4）不完整条件语句与语句“IF Q<9 THEN Q:=Q+1 ”构成了加1器和锁存器（5）语句“IF(LOAD='0') THEN Q:=DATA;ELSE”构成了另一多路选择器（6）第二个IF语句构成了纯组合电路模块：四位数据比较器五、编译仿真波形六、分析结果由分析知，程序描述功能与波形完全一致。
EDA 设计含异步清零和同步时钟使能的加法计数器
专业班级:学号：姓名：EDA 技术实验报告实验项目名称：设计含异步清零和同步时钟使能的加法计数器实验日期：2012.6.5 实验成绩：实验评定标准：一、实验目的学习计数器的设计，仿真和硬件测试，进一步熟悉VHDL设计技术。
二、实验器材Quartus2软件、电脑一台三、实验内容（实验过程）<一> 实验内容一：在quartus 2上对例5进行编辑、编译、综合、适配、仿真。
说明例中各语句的作用，详细描述各事例的功能特点，给出其所有信号的时序仿真模型。
<二> 实验内容二：自己选择合适的电路模式，然后进行引脚锁定以及硬件下载测试，引脚锁定后进行编译、下载、硬件测试实验。
将实验过程和实验结果写进实验报告。
<三> 详细内容如下：1.进行文本编辑2.编译，综合，仿真四、 实验程序 ：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all; entity cnt10 isport ( clk,rst,en: in std_logic ;cq: out std_logic_vector(3 downto 0); cout:out std_logic);end cnt10;architecture behav of cnt10 isbeginprocess(clk,rst,en)variable cqi:std_logic_vector(3 downto 0); beginif rst='1' then cqi:=(others =>'0');elsif clk'event and clk='1' thenif en='1' thenif cqi<9 then cqi :=cqi+1;else cqi:=(others =>'0');end if;end if;end if;if cqi=9 then cout<='1';else cout<='0';end if;cq<=cqi;end process;end behav;五、实验仿真、结果及分析：<一>实验仿真：<二> 结果和分析：当rst 清零端为1时，计数器清零。
【实验三】含异步清0和同步时钟使能的4位加法计数器
实验数据记录
思考题 1. 在例 4-3-1 中是否可以不定义信号 CQI 而直接 用输出端口信号完成加法运算 ，即 “OUTY<=OUTY+1”？
实验内容
END IF; END IF; COUT<=CQI(0) AND AND CQI(3);
实验要求
1. 说明例5-1各语句的含义，以及该例的整体功 能。在MAXPLUS II上进行编辑、编译、综合、 适配、仿真。 2. 设计10进制计数器的程序进行编辑、编译、综 合、适配、仿真；并进行引脚锁定及硬件测试。 建议选实验电路模式5，用数码1显示译码输出 （PIO19---PIO16），D8 （PIO15）作为 进位输出，键8、键7（PIO7---PIO6）两位 控制输入，硬件验证译码器的工作性能。
实验原理
ENA为‘1’时允许计数，当ENA为‘0’时停止计数。 计数器输出为“1111”时(十进制计数器，输出为 “ 1001”) ，进位信 COUT 为“ 1” ，否则 COUT 输 出 为“0”。
实验内容
程序5-2: IF RST='1'THEN CQI<="0000"; ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN IF ENA='1' THEN IF CQI<"1001" THEN CQI <=CQI+1; ELSE CQI<="0000"Leabharlann END IF;EDA实验
【实验三】含异步清0和同步时钟使能的4 位加法计数器
实验目的
掌握简单逻辑电路的设计方法。 学习使用VHDL语言进行含异步清零和同步加 载与时钟使能的计数器的设计。
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附表1：
广州大学学生实验报告
开课学院及实验室：物理与电子工程学院-电子楼317室2016年 4 月21 日
学院物电年级、专
业、班
姓名Jason.P 学号
实验课程名称EDA技术实验成绩
实验项目名称设计含异步清零和同步时钟使能的加法计数器指导教师
一、实验目的：
学习计数器的设计、仿真和硬件测试，进一步熟悉VerilogHDL设计技术。
二、实验内容：
含异步清0和同步时钟使能的4位加法器
（1）实验原理：
上图是一含计数使能、异步复位的4位加法计数器，书中例3-15是其VerilogHDL描述。
由图2-1所示，图中间是4位锁存器；rst是异步清信号，高电平有效；clk是锁存信号；D[3：0]是4位数据输入端。
当ENA为‘1’时，多路选择器将加1器的输出值加载于锁存器的数据端；当ENA为‘0’时保持上一次的输出。
（2）实验步骤：
（2）-1按照发给大家的文件“Quartus II 9.0基本设计流程-VerilogHDL.ppt”所讲述的步骤，在QuartusII上对例3-15（第四版）（第五版p124例5-15）进行编辑、编译、综合、适配、仿真。
说明例2-1各语句的作用，详细描述示例的功能特点，给出其所有信号的时序仿真波形。
（2）-2引脚锁定以及硬件下载测试：
若目标器件是EP3C40Q240C8N，建议选实验电路模式5，用键8（PIO7）控制RST；用键7控制ENA；计数溢出COUT接发光管D8；OUTY是计数输出接数码1；时钟CLK接clock2，通过跳线选择4Hz信号。
引脚锁定后进行编译、下载和硬件测试实验。
将实验过程和实验结果写进实验报告。
三、实验HDL描述：
module CNT10(CLK,RST,EN,LOAD,COUT,DOUT,DATA)
input CLK,EN,RST,LOAD; //定义输入信号
input[3:0] DATA; //定义4位的并行加载数据DATA
output[3:0] DOUT; //定义4位的计数输出数据DOUT
output COUT; //定义进位输出信号COUT
reg[3:0] Q1; //定义4位的寄存器型中间变量Q1
reg COUT;
assign DOUT = Q1; //将内部寄存器的计数结果输出至DOUT
always @(posedge CLK or negedge RST) //时序过程
begin
if(!RST) Q1 <= 0; //RST=0时，对内部寄存器单元异步清0
else if(EN)
begin //同步使能EN=1，则允许加载或计数
if(!LOAD) Q1 <= DATA; //当LOAD=0，向内部寄存器加载数据
else if(Q1<9) Q1 <=Q1+1; //当Q1小于9时，允许累加
else Q1 <=4'b0000; //否则一个时钟后清零返回初值
end
end
always @(Q1) //组合过程
if (Q1==4'h9) COUT = 1'b1;
else COUT = 1'b0;
endmodule
四、仿真结果：
图1
图2
由图1的时序波形可见，当EN=0时，DOUT的输出数据3保持了一段时间；
当EN=1，且在时钟CLK的上升沿时间范围LOAD=0时，4位输入数据DATA=0被加载，在LOAD=1后作为计数器的计数初值（图1）；
当EN=1，LOAD=1时，输入的数据不被加载；
RST在任意时刻均有效，即使CLK非上升沿时，计数也能即刻清0（图2：计数到3后清0）；
当计数到9时，COUT输出进位1，如图2所示。
五、引脚锁定：
六、硬件测试结果：
程序下载
硬件测试效果（模式5）
硬件测试的结果现象为：当键1（RST）、键2（EN）、键3（LOAD）均处于高电平时，数码管1依照时钟信号的周期（CLOCK0=1Hz），从0依次变化到9，当计数到9时，LED灯（D8：COUT）亮起。
数码管1显示的过程中，按下键1（RST）时（变为低电平），数码管1即刻清零；按下键2（EN）时（变为低电平），数码管1保持显示当前的数字（如上硬件测试效果图：保持显示数字5）；按下键3（LOAD）时（变为低电平），数码管1显示的数字变为由键8-键5确定的DATA 值（上图为：0011B，就是十进制数3），恢复键1-键3的高电平状态，计数功能正常运行。
七、实验心得:
通过本次实验，使我进一步熟悉了QuartusII的VerilogHDL文本设计流程以及电路仿真和硬件测试。
本次实验的重难点是引脚锁定，数码管的显示是需要先经过译码器的处理，所以我选择了模式5。
通过对照实验电路结构图以及芯片引脚的定义表，正确进行引脚锁定，否则编译会出错或者达不到预期的效果。
总的来说，本次实验还是有一定的挑战性。
八、思考题：
给出含异步清零和同步使能的16位二进制加减可控计数器的VerilogHDL描述。
module UPDOWNCNT16(Q,COUT,DATA,LOAD,EN,CLK,RST,UP_DOWN)
input[15:0] DATA;
input LOAD,EN,CLK,RST,UP_DOWN;
output[15:0] Q;
项目名称”栏以上部分统一。