模可变计数器设计

实验二模可变计数器设计

一、实验目的

(1) 掌握关于简单数字电路的设计和静态数码管的设计。

（2）熟悉VHDL中进程语句的使用。

（3）掌握数码管的显示。

二、实验内容与要求

（1）设计设置一位控制位M，要求M=0：模23计数；M=1：模109计数。

（2）计数结果用静态数码管显示，显示BCD码。

（3）给出此项设计的仿真波形。

三、设计原理

（1）计数器能够计数的前提就是在使能端有效时，因此设计了en作为输入信号。

（2）计数器应该还要有异步清零端，因此设计了rst作为一个输入信号。另外因为这是模可变的计数器，因此还需要m作为一个输入信号控制计数的模（3）计数器的基本工作原理是在CP:时钟脉冲输入端，每个上升沿到来时，计一个数，即自身加一，因此设计了计数的变量mmm

（4）若是X模，则应该在小于X时计数，一旦记到X时，应该输出一个进位，因此需要设计一个变量limit作为参量，只有在小于limit时才可以计数，否则就应该清零。又由于在模切换时，要求只要小于22或108就可以计数，因此limit要赋予不同的值(由m控制)，且在是否执行加一前进行判断。

（5）因为一个静态数码管需要四位输出，最大计数是108，要用三个静态数码管，因此mmm要设计成一个std_logic_vector(11 downto 0)共12位，来对应三个数码管的输出。

（6）因为std_logic_vector(11 downto 0)这是二进制的加法，因此不能直接显示，否则就出现错误了，因此涉及到了二进制转换为十进制。当低八位为10011010，前四位与后四位分别加6，即01100110；若低四位出现1010，要加6，即0110，进行调整。

（7）计数器的加一和调整是逻辑上是不同条件的相与，因此用到if语句。

四、实验器材

PC机，试验箱，quartus软件

五、实验程序

library ieee;

use ieee.std_logic_1164.all;

use ieee.std_logic_unsigned.all;

entity count is

port(clk,rst,en,m:in std_logic;

m1,m2,m3:out std_logic_vector(3 downto 0);

cout:out std_logic);

end count;

architecture behav of count is

begin

process(clk,rst,en,m)

variable limit:std_logic_vector(11 downto 0); ---limit用来控制是否小于22或108

variable mmm:std_logic_vector(11 downto 0);--mmm用来计数

begin

if m='0' then limit:="000000100010"; ---给limit赋值，为m=0时为22，else limit:="000100001000"; ---m=1时为108

end if;

if rst='1' then mmm:=(others=>'0'); ----异步清零

elsif clk'event and clk='1' then ----判断时钟上升沿

if en='1' then ----判断使能端

if mmm

if mmm(7 downto 0)="10011010"then mmm:=mmm+"000001100110";

elsif mmm(3 downto 0)="1010"then mmm:=mmm+"000000000110";

end if; ---进行加六调整

else mmm:=(others=>'0');

end if;

end if;

end if;

if mmm=limit then cout<='1'; ---计数值到达模值时输出

else cout<='0';

end if;

m1(3 downto 0)<=mmm(3 downto 0);

m2(3 downto 0)<=mmm(7 downto 4);

m3(3 downto 0)<=mmm(11 downto 8); ---数码管输出显示

end process;

end;

六、实验步骤

(1)建立工作库文件夹，输入设计项目原理图或VHDL代码并存盘。

（2）将设计项目设置成Project，选目标器件并编译。

（3）.建立仿真波形文件，进行波形仿真。

(4)引脚锁定，包装元件。

（1）分配管脚后在进行编译一次。

(6)配制文件下载：选择Tool→Programmer，在Mode栏选择JTAG，选中打勾下载文件右侧第一个小框。单击Hardware Setup，双击ByteBlasterMV→close。

（7）单击Start，当Progress显示100%以及在底部显示“Configuration Succeeded”时，即可以在试验箱上进行操作了。

七、硬件测试

下载到EDA实验箱上测试，按下相应的按键，实验中我选择的是53是使能端，当不按下时，不可计数，按下时即为“1”时才可以计数；当按下55，即rst 键，清零正确，当此键为0时才可计数；当m为0（不按54键）时为模23计数，且计数到23时清零（重新计数）且LED1亮；当m为1（即按下）时为模109计数，且计数到109时清零(重新计数)且LED1亮；在计数时切换m值时，在小于22或108时都可以计数，从而验证实验正确。

八、实验小结

（1）这个程序需要用到if语句的嵌套，以此必须理清各层的关系。

（2）二进制与十进制需要转换才正确。

（3）if语句只能用在进程中，否则是错的。