Verilog流水灯实验报告

流水灯实验报告实验二 流水灯一、 实验目的学会编写一个简单的流水灯程序并掌握分频的方法。熟悉Modelsim仿真软件的使用。二、 实验要求用Quartus编写流水灯程序，在Modelsim软件中进行仿真。三、 实验仪器和设备1、 硬件：计算机2、 软件：Quartus、Modelsim、（UE）四、 实验内容1、 将时钟周期进行分频。2、 编写Verilog程序实现LED等依次亮灭，用Modelsim进行仿真，绘制波形图。五、 实验设计（一）分频原理已知时钟周期f为50MHz，周期T为1/f，即20ns。若想得到四分频计数器，即周期为80ns的时钟，需要把时钟进行分频。即每四个时钟周期合并为一个周期。原理图如图1所示。图1 四分频原理图（二）流水灯设计思路1、实现4盏LED灯依次隔1s亮灭，即周期为1s；2、计算出频率f为1/T=1Hz；3、设置计数器cnt，当检测到clk上升沿时开始计数，当cnt计数到24_999_999时，clk_4跳变为1，LED灯亮起，当cnt计数49_999_999时，clk_4置0，LED灯熄灭。4、给LED赋初值4b0001，第一盏灯亮。5、利用位拼接，实现循环。（三）设计框图图2 设计基本框图（四）位拼接的用法若输入a=4b1010，b=3b101，c=4b0101，想要使输出d=5b10001用位拼接，符号“ ”：d=b2:1,c1,a2:1即把b的低12位10，c的低1位0，a的低12位01拼接起来，得到10 0 01。流水灯4b00014b00104b01004b1000相当于把低三位左移，并最高位放在最低位。用位拼接可写为：led=led2:0, led3; 低三位 最高位六、 实验方法和步骤（一）时钟分频1、 编写分频程序。2、 编写测试程序。3、 进行仿真，波形如图3所示。图3 分频仿真结果（二）流水灯1、编写分频程序。3、 编写测试程序。3、进行仿真，为了节约时间和方便观察波形，将计数器值分别改为24、49跳转。波形如图4所示。图4流水灯仿真结果七、 实验参考程序（一） 时钟分频1、程序文件module div_clk(/模块名与文件名一致。定义端口列表，inputwireclk,/输入线型inputwirerst_n,output regclk_4/输出定义为寄存器型);reg3:0cnt;/中括号定义位宽，定义中间变量cntalways(posedge clk)if(rst_n=0)cnt=0;/复位为0，计数器也为0else if(cnt=3)/当计数器=3时清零（可用else if）cnt=0;elsecnt=cnt+1;/计数器自加1always(posedge clk)if(rst_n=0)clk_4=0;/复位为0.clk_4为0else if(cnt=1)clk_4=1;/当计数器为1时，时钟跳变为1else if(cnt=3)clk_4=0;/当计数器为3时，时钟跳变为0endmodule2、测试文件timescale1ns/1nsmodule tb_div_clk();regclk;regrst_n;wire clk_4;initialbeginclk=0;rst_n=0;#100rst_n=1;endalways#5clk=clk;div_clk div_clk_inst(.clk(clk),.rst_n(rst_n),.clk_4(clk_4);endmodule（二） 流水灯1、 程序文件module LSD(/模块名与文件名一致。定义端口列表，inputwireclk,/输入线型inputwirerst_n,outputreg3:0led);reg25:0cnt;/中括号定义位宽，定义中间变量cntregclk_4;always(posedge clk)if(rst_n=0)cnt=0;/复位为0，计数器也为0else if(cnt=49_999_999)/当计数器=49999999时清零（可用else if）cnt=0;elsecnt=cnt+1;/计数器自加1always(posedge clk or negedge clk)/异步复位if(rst_n=0)clk_4=0;/复位为0.clk_4为0else if(cnt=24_999_999)clk_4=1;/当计数器为24999999时，时钟跳变为1else if(cnt=49_999_999)clk_4=0;/当计数器为49999999时，时钟跳变为0elseclk_4=clk_4;always(posedge clk_4 or negedge clk_4)if(rst_n=0)led=4b0001;elseled=led2:0,led3;/位拼接endmodule2、 测试文件timescale1ns/1nsmodule LSD();regclk;regrst_n;regcnt;wire led;initialbeginclk=0;rst_n=0;#100rst_n=1;endalways#5clk=clk;LSD LSD_inst(.clk(clk),.rst_n(rst_n),.led(led);endmodule八、 实验小结1、 做实验要养成良好的习惯，每次做实验时，都要建立一个新的文件夹存放实验所需的程序文件，为仿真时添加文件做准备，也方便以后的查找和使用。2、 写程序前要想清楚电路实现原理，根据所学数电知识对各个元器件进行控制。3、 写程序时注意排版美观整洁，同时注意添加注释。4、 注意程序中模块名要和文件名一致，否则程序报错，无法编译通过。5、 仿真时，可以选择不同的进制。在想要更改的地方右键，选择【Radix】，其中【Binary】为二进制。如图