四位二进制加法计数器

目录
一．数字系统简介 (3)
二．设计目的和要求 (3)
三．设计内容 (3)
四．VHDL程序设计 (3)
五．波形仿真 (11)
六. 逻辑电路设计 (12)
六．设计体会 (13)
七．参考文献 (13)
一．数字系统简介
在数字逻辑设计领域，迫切需要一种共同的工业标准来统一对数字逻辑电路及系统的描述，这样就能把系统的设计分解为逻辑设计（前端），电路实现（后端）和验证桑相互独立而又相关的部分。

由于逻辑设计的相对独立性就可以把专家们设计的各种数字逻辑电路和组件建成宏单元或软件核，即ip库共设计者引用，设计者可以利用它们的模型设计电路并验证其他电路。

VHDL这种工业标准的产生顺应了历史潮流。

二．设计目的和要求
1、通过《数字系统课程设计》的课程实验使电子类专业的学生能深入了解集成中规
模芯片的使用方法。

2、培养学生的实际动手能力，并使之初步具有分析，解决工程实际问题的能力。

三．设计内容
四位二进制加计数，时序图如下：
0000→0001→0010→0011→0110→0111→1000→1001→1010→1011→1100→→1101→1110→1111 →0000 缺0100→0101 。

由JK触发器组成4位异步二进制加法计数器。

四．VHDL程序设计
四位二进制加计数，缺0100，0101（sw向上是0(on)；灯亮为0）
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
entity count10 is
PORT (cp,r:IN STD_LOGIC;
q:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0) );
end count10;
ARCHITECTURE Behavioral OF count10 IS
SIGNAL count:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0) ;
BEGIN
PROCESS (cp,r)
BEGIN
if r='0' then count<="0000";
elsiF cp'EVENT AND cp='1' THEN
if count="0011" THEN
count <="0110";
ELSE count <= count +1;
END IF;
end if;
END PROCESS;
q<= count;
end Behavioral;
（一）建立工程。

File——〉New Project；Project Name：工程名（例：count10）; Project Location：工程保存的位置（例：F：0603060x\count10）；next——>……——>next直至finish。

件名（例：File name：v1）——〉next( Port Name中随便填A)——〉finish
写入程序，保存程序
双击Implement Design（或右键Run），运行程序，调试成功显示如下
（三）波形仿真。

回到vi.vhd界面，右键点击v1 - Behavioral（v1.vhd）,选New Source ——〉Test Bench WaveForm——〉File Name：t1( 测试波形文件名t1),next(连接v1)
——next〉——〉finish
左侧Sources for 栏内选择Behavioral Simulation ，选择t1 ，打开Processes 下的Xilinx ISE Simulator 如图
点击Simulate Behavioral Model（或右键RUN）运行仿真波形，如下
（四）引脚锁定与下载
左上侧Source for选项中选择Synthesis/Implementation，左下侧Processes——〉User Constraints——〉Assign Package Pins分配引脚：
Cp-key1,r-sw1,q3-L1,q2-L2,q1-L3,q0-L4。

点击保存，OK。

——〉双击Lock Pins锁定引脚
Configure Device（iMPACT），默认JTAG，finishi，v1.jed ——〉Open
右键点绿——〉Progaram——〉OK，结束下载。

（调试时sw向上是0；灯亮为0）
五．Xilinx波形仿真
通过此图可以看到输出端从0到15又跳到0，缺少了4和5，正好符合要求，说明程序正确。

而且从图中可以看出四个输出端输出的波形，与时序图相吻合。

并且将程序下载到芯片中，实际的发光管亮灭也符合要求。

六．逻辑电路设计
其中包含4个JK触发器和一些与门或门组成的逻辑电路。

图中5个发光二极管（四红一绿），四红代表四个输出，即时序图的数值。

绿的代表错位信号，进位时绿灯就会亮。

红灯最高为最右边，最低位为最左边，亮代表1，灭代表0。

实际仿真的结果与时序图一致。

观察逻辑电路的仿真图验证结果。

清楚的看到此波形与xilinx中仿真的波形一致。

七．设计体会
通过本次学习，让我了解到设计电路的VHDL程序，了解了关于计数器的基本原理和设计理念。

在实验中，通过这个方案设计了一个程序设计和电路逻辑图，并将程序下载到芯片中，与实际实践想结合。

了解了具体每一步该怎样完成，每个参数该如何设计。

画逻辑电路时，充分了解Multsim软件的应用，每个器件在什么位置，能够快速准确的找到，本将电路图完整准确的画出来。

并且掌握卡诺图的画法.
总之，本次实验也实际结合不仅巩固了课本知识，也加强了实际动手能力，收获很多，受益匪浅。

八．参考文献
《字电子技术基础简明教程》余孟尝高等教育出版社
《现代数字电路设计》蓝江桥高等教育出版社。