EDA VHDL 实验2计数器100[小编推荐]_4位二进制计数器实验

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实验二

计数器的设计

一、实验内容

1.结合教材中的介绍熟悉Quartus Ⅱ软件的使用及设计流程； 2.计数器设计原理； 3.对应的VHDL 代码源程序。

二、实验目的1.掌握文本输入设计方法；

2.熟悉QuartusⅡ软件的使用及设计流程； 3.掌握计数器原理，能进行计数器的设计。

三、实验器材

PC机一台、EDA教学实验系统一台、导线若干

四、实验要求

1、用文本输入法编写一个计数器代码，用波形编辑工具生成一个计数器的测试向量，完成计数器的时序仿真。

2、至少两种方案实现。

3、分析实验数据。4.个人总结及感想。

五、实验原理与内容

1、原理：

将时钟信号作为计数器的信号，当RST = '1'时，计数器异步复位。当RST=‘0’时并到时钟上升沿时，由使能端EN控制计数，高电平开始计数。并通过逻辑运算，实现计数进位并清零。

2.实验方案：【本实验选择方案1】

方案1：增加一个同步使能控制端口，利用它来控制计数器是否计数。设置中间变量，采用顺序描述语句IF来实现功能。

方案2：设置两个变量，根据算术原理，当个位数（变量1）大于9时，向十位（变量2）进位实现功能。

六、实验步骤

1、用文本输入法设计一个计数器；

1》 建立项目：启动QuartusII，选择菜单File——New progect wizard，输入项目名与实体名一致。

2》 编译：选择菜单File—New，新建VHDL File文件，输入程序代码并保存。

2、利用步骤一得到的计数器使用图形输入法实现波形时序仿真；

1》打开波形编辑器：选择File--New---Vector Waveform File。2》 导入全部引脚 : 选择View---Utility Windows---Node Finder选择Pins：all。选择Edit——End time设置50us。

3》仿真：手动绘制输入波形向量。并设置为时序仿真。进行仿真

七、实验报告

1、实验源程序：

方案一代码：

---------------------------LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;----------ENTITY count100 IS

PORT(CLK,RST,EN : IN STD_LOGIC;

CQ : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);

COUT : OUT STD_LOGIC);

END count100;----------ARCHITECTURE behav OF count100 IS BEGIN

PROCESS(CLK, RST, EN)

VARIABLE CQI : STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);

BEGIN

IF RST = '1' THEN

CQI :=(OTHERS =>'0');--计数器异步复位

ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN

--检测时钟上升沿

IF EN = '1' THEN

--检测是否允许计数（同步使能）

IF CQI

CQI := CQI + 1;

--允许计数, 检测是否小99

ELSE CQI :=(OTHERS =>'0');

--大于99，计数值清零

END IF;

END IF;

END IF;

IF CQI = 99 THEN COUT

--计数大于99，输出进位信号

ELSE

COUT

END IF;

CQ

--将计数值向端口输出

END PROCESS;END behav;

方案二代码：

--------------------

library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;---------------------entity counter100 is

port(clk,reset:in std_logic;

cout1,cout2:out std_logic_vector(6 downto 0));end counter100;---------------------architecture counter of counter100 is begin

proce(clk,reset)

variable temp1: integer range 0 to 10;----temp1为个位

variable temp2: integer range 0 to 10;----temp2为十位

begin-------------------------------counter100:-----

if(reset='1')then

temp1 := 0;

temp2 := 0;

elsif(clk'event and clk = '1')then

temp1 := temp1+1;

if(temp1=10)then

temp1 := 0;

--------个位等于10时进位

temp2 := temp2+1;

if(temp2=10)then

--------十位等于10时计数100

temp2 := 0;

end if;

end if;

end if;

end proce;

end counter;--------------------2.仿真图：

功能仿真：

Add0CQI[7..0]PREDA[7..0]8' h01--B[7..0]OUT[7..0]Q1' h0--ENACLRADDER9' h063--A[8..0]B[8..0]OUTEqual0COUTLeThan0EQUALCQ[7..0]A[7..0]8' h63--B[7..0]OUTCQI~[7..0]SELLESS_THAN8' h00--DATAADATABOUT0MUX21RSTCLKEN

3、分析实验结果： 由波形图可知: 当复位信号 RST=‘1’时计数值立即清零.当使能信号EN=‘0’无效时，输出cq保持当前状态.只有在复位信号RST=‘0’且使能信号EN=‘1’有效时，计数器正常工作.当计数值CQ为9时，COUT输出一个高电平。可见实验达到了理想情况 基本符合逻辑结果，部分由于时间延迟会发生冲突乱码现象。

4、心得体会：

本次计数器实验为含异步清0和同步时钟使能的加法模100的功能。要想完成实验，需要了解以下东西：

1.熟悉计数器的工作原理和实现方法，这对编写程序代码有用。方案2就是根据算术原理而来。

2.实验前后分别对实验原理仔细理解，加上对实验波形的分析,会加深对实验程序的分析与吸收。

3.通过本次实验，重温了顺序描述语句，加深了其顺序执行的作用。4.本次实验还可以采用一下来实现：

对时钟信号上升沿和下降沿连续计数