实验三 时序电路实验 ——计数器和移位寄存器实验报告.doc

湘 潭 大 学 实 验 报 告课程名称 实用数字电子技术基础 实验名称_计数器和移位寄存器_ 页数 专业 计算机科学与技术 班级_1班_ 同组者姓名 组别 学号 2015551118 姓名 扶智宏 实验日期_2016年5月14日星期六_计数器实验一、 实验目的1. 验证同步十六进制计数器的功能。2. 进一步熟悉Quartus II的Verilog HDL文本设计流程，掌握组合电路的设计仿真和硬件测试。3. 初步掌握Quartus II基于LPM宏模块的设计流程与方法，并由此引出基于LPM模块的许多其他实用数学系统的自动设计技术。二、 实验原理计数器能记忆脉冲的个数，主要用于定时、分频、产生节拍脉冲及进行数字运算等。加法计数器每输入一个CP脉冲，加法计数器的计数值加1.十六进制计数即从0000一直计数到1111；当计数到1111时，若再来一个CP脉冲，则回到0000，同时产生进位1。同步十六进制计数器设计采用if-else语句对计数器的输出分别进行赋值，能实现对输入脉冲的计数，并具有使能和异步清零功能。三、 实验内容和实验要求1， 找到书上代码中的两个错误并且修改，试说明各个语句的含义，以及该例的整体功能，并在QuartusII上对该例进行编辑，编译综合，适配，仿真，给出其所有信号的时许仿真波形。第一处，书上为 output3:0 cout 应该为output cout （cout不是总线输出）第二处，书上为if(clr) outy=4b1111 应该为if(clr) outy=4b0000（清零端有效时，应该输出0）2， 计数器加译码器设计（1），功能描述风格的Verilog的计数器设计。（2），基于LPM宏模块的计数器设计。四、实验环境与设备GW48-CP+五，实验代码设计（含符号说明）module count(en,clk,clr,cout,outy);input en,clk,clr;/en为使能输入，clk为时钟信号，clr为清零标志output 3:0 outy;/outy是输出结果output cout;/进位输出reg 3:0 outy;always (posedge clk or posedge clr)beginif(clr=1) outy = 4b0000;else if(en=1)begin if(outy=4b1111)outy = 4b0000;else outy = outy+1b1;endendassign cout=(outy=4b1111)&en) ? 1 : 0;endmodulemodule decl7s(a,led7s); input 3:0 a;/四位二进制输入 output 6:0 led7s;/七位译码管显示四位二进制数的值 reg 6:0 led7s; always (a) case(a) 4b0000:led7s=7b0111111; 4b0001:led7s=7b0000110; 4b0010:led7s=7b1011011; 4b0011:led7s=7b1001111; 4b0100:led7s=7b1100110; 4b0101:led7s=7b1101101; 4b0110:led7s=7b1111101; 4b0111:led7s=7b0000111; 4b1000:led7s=7b1111111; 4b1001:led7s=7b1101111; 4b1010:led7s=7b1110111; 4b1011:led7s=7b1111100; 4b1100:led7s=7b0111001; 4b1101:led7s=7b1011110; 4b1110:led7s=7b1111001; 4b1111:led7s=7b1110001; default:led7s=7b0000000; endcaseendmodule六、实验检验与测试Verilog的原理图如下：LPM的原理图：引脚锁定如下：通过编译，表明没有问题七、测试数据仿真波形如下：由仿真图可以看出清零端是有效的，并且当计数到最大值时会异步清零八、实验过程中出现的问题及处理情况（包括实验现象、原因分析、排故障的方法等）1，实验现象：仿真出来的波形图看不到明显现象原因分析：设置的时间间隔不合理排故障的方法：重新设置仿真时钟信号，以及清零端的时间间隔2，实验现象：在硬件上面操作没反应,原因分析： 下载失败排故障的方法：编译后再次下载移位寄存器实验一、 实验目的1， 设计一个8位双向移位寄存器，理解移位寄存器的工作原理，掌握串入/并出端口控制的描述方法。2， 熟悉QuartusII，掌握Verilog HDL编程，编译和仿真，以及硬件测试方法。二、 实验原理移位寄存器不仅具有存储代码的功能，而且在移位脉冲作用下，还有左移、右移等功能。设计一个8位二进制双向移位寄存器，能实现数据保持、右移、左移、并行置入和并行输出等功能。移位寄存器有三种输入方式：8位并行输入、1位左移串行输入、1位右移串行输入；有一种输出方式：8位并行输出。双向移位寄存器工作过程如下：（1）当1位数据从左移串行输入端输入时，首先进入内部寄存器最高位，并在并行输出口最高位输出，后由同步时钟的上升沿触发向左移位。（2）当1位数据从右移串行输入端输入时，首先进入内部寄存器最低位，并在并行输出口最低位输出，后由同步时钟的上升沿触发向右移位。三、 实验内容和要求8位双向移位寄存器设计通过Verilog HDL语言编程，实现双向移位寄存器，其输入，输出端口设计具体要求如下：Clr ：异步清零信号，低电平有效，当clr=0时，8位输出端清零Clk：移位寄存器时钟脉冲输入，上升沿有效Srsi：串行右移输入端Slsi：串行左移输入端。Din：8位并行数据输入端Dout：8位并行数据输出端S：2位控制端，当s=00时，8位输出端保持原来状态不变，当s=01时，允许串行左移输入一位数据，当s=10时，允许串行右移输入一位数据，当s=11时，允许8位数据从并行端口输入四、 实验环境与设备GW48-CP+五、 实验代码设计（含符号说明）module mooc(clr,clk,srsi,slsi,din,dout,s);input clr,clk,srsi,slsi;/clr为清零信号，clk为时钟输入，srsi为右移输入，slsi为左移输入input 7:0din;/8位二进制输入input 1:0s;/控制左移还是右移output 7:0dout;/输出情况reg 7:0dout;always (negedge clr or posedge clk)begin if(!clr) dout = 8b00000000; else if(s = 2b01) begindout0 = dout1;dout1 = dout2;dout2 = dout3;dout3 = dout4;dout4 = dout5;dout5 = dout6;dout6 = dout7;dout7 = slsi;endelse if(s = 2b10)begindout7 = dout6;dout6 = dout5;dout5 = dout4;dout4 = dout3;dout3 = dout2;dout2 = dout1;dout1 = dout0;dout0 = srsi;endelse if(s = 2b11)dout7:0 = din7:0;endendmodule六、 实验检验与测试原理图如下：引脚锁定如下：编译结果如下：编译结果表明设计原理图时没有出现问题七、 测试数据仿真图如下：由此可知实验成功，最后在器件箱上进行下载实验也成功八、实验过程中出现的问题及处理情况（包括实验现象、原因分析、排故障的方法等）1，实验