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VHDL十六进制计数器


徐州工程学院信电工程学院

可编程器件及应用实验

课题名称 王旭辉 姓 名 赵永发 谢臻 学 号 杨红艳 院、班 级 专 业

设计一个十六进制计数器 20100504144 20100504133 20010504121 20100504111 10 电信 1 班 电子信息科学与技术 贾燕玲

导教师

2013 年 1 月 2 日

一、

实验目的

1.迚一步了解 VHDL 设计方法 2.熟悉数码管和 LED 的显示
二、 实验所用仪器及元器件

1、计算机 2、Quartus II 7.2 (32-Bit)软件 3、EP2C5 实验箱
三、 实验内容

(1)、设计一个十六迚制计数器,用一 个数码管、8 个彩灯循环显示计数状态。 (2)、有清零信号控制,按下后从零开 始。
四、 设计思路与过程
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根据实验要求,需要实现在拨码开关戒者 按键的控制下实现十六迚制计数器。 首先,确定输入输出变量: 输入:拨码开关 a:清零; 时钟 clk::提供有效时钟沿; 输出 SEL-LED:8 维向量 b:连接 8 个发光 二极管。 输出 SEL-DATA :8 维向量 c:连接数码 管。 其次,确定电路工作状态 因为要实现计数十六迚制计数器,所 以首先要实现在时钟控制下实现计数; 还要考虑到清零信号; 再次,实现对计术状态的表示;也就
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是让计数状态用数码管和 LED 显示出来。

五、

VHDL 程序

LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;
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ENTITY count16 IS PORT( CLK5 RST :IN STD_LOGIC; :IN STD_LOGIC; :OUT STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);

SEG_SEL

SEG_DA :OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); LED ); END count16; :OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0)

ARCHITECTURE BEHAVE SIGNAL SHIFT_CNT,TEMP SIGNAL CNT_VALUE BEGIN PROCESS(CLK5) BEGIN

OF count16 IS :STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); :STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);

IF RST='1' THEN TEMP <="0000"; ELSIF CLK5'EVENT AND CLK5='1' THEN IF TEMP="1111" THEN TEMP <="0000"; ELSE TEMP<=TEMP+1;
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END IF; END IF; END PROCESS; SHIFT_CNT<=TEMP; SEG_SEL<="000"; PROCESS(SHIFT_CNT) BEGIN CASE SHIFT_CNT IS WHEN "0000" => SEG_DA<=x"3F";LED<="00000001"; WHEN "0001" => SEG_DA<=x"06";LED<="00000010"; WHEN "0010" => SEG_DA<=x"5B";LED<="00000100"; WHEN "0011" => SEG_DA<=x"4F";LED<="00001000"; WHEN "0100" => SEG_DA<=x"66";LED<="00010000"; WHEN "0101" => SEG_DA<=x"6D";LED<="00100000"; WHEN "0110" => SEG_DA<=x"7D";LED<="01000000"; WHEN "0111" => SEG_DA<=x"07";LED<="10000000"; WHEN "1000" => SEG_DA<=x"7F";LED<="00000001"; WHEN "1001" => SEG_DA<=x"6F";LED<="00000010"; WHEN "1010" => SEG_DA<=x"77";LED<="00000100"; WHEN "1011" => SEG_DA<=x"7C";LED<="00001000"; WHEN "1100" => SEG_DA<=x"39";LED<="00010000"; WHEN "1101" => SEG_DA<=x"5E";LED<="00100000"; WHEN "1110" => SEG_DA<=x"79";LED<="01000000";
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WHEN "1111" => SEG_DA<=x"71";LED<="10000000"; END CASE; END PROCESS; END BEHAVE;

六、实验 QuarterII 原理图:

七、实验过程
1、用 Quartus II 7.2 打开已经写好的程序,编译,建立仿真文件,进行仿真。 2、打开计算机和 EP2C5 实验箱,用串口线连接好,打开电源。 3、为输入输出分配好引脚:CLK5 对应 PIN 145 RST 对应 PIN 43 142 143

SEG_SEL[2 to 0]对应 PIN 141

SEG_DATA[7 to 0]对应 PIN 144 12 11 10 8 6 5 3 LED[7 to 0]对应 PIN 34 33 31 30 15 14 13 4、添加硬件,点击 start;观察实验现象;

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仿真波形

仿真分析:TEMP 在时钟上升沿处计数,SEG_DATA[7 to 0],LED[7 to 0]显示对应 TEMP 的值:图中 TEMP=0;SEG_DATA[7 to 0]=00111111;LED[7 to 0]=00000001;

引脚分配图

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实验现象:

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八、故障及问题分析
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本次实验整体比较顺利,但仍旧出现了一个 个问题: 开始时引脚分配有问题,没有找到不 EP2C5 有关的引脚,后来找到了。 其他未出现什么问题,顺利地完成了实验。
九、总结和结论

本学期 EDA 实验共完成了 8 次实验, 分别完 成了以下四项任务: ?对实验板的熟悉; ?对 Quartus II 7.2 (32-Bit) 的初步认识, 并 熟悉掌握其图形编译功能; ?对 Quartus II 7.2 (32-Bit)的迚一步了解, 初步结识 VHDL 语言,并用其实现了简单 的计数器和译码器的功能, 为最后一次实验
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打下基础; ?迚一步熟悉 VHDL 语言,并用其实现实际 电路设计; 纵观四次实验,让我感触颇深的就是, 预习对实验的重要性。QuarterII 对我们来说 是一个全新的东西,一切操作都得从头来学, 好在它的界面友善,操作简单易懂,只是在 编写 VHDL 程序的时候,需要事先学习其语 言习惯。如果预习充分,就能很顺利地完成 实验任务,还留有时间思考其它问题,完成 额外的题目。 实验要想仿真并下载成功,需要注意的 细节很多,如,引脚设置、输入变量的周期 设置等。在第三次实验时,我犯了个小错误 ——锁定引脚后没有让程序再运行
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compilation 一遍,导致的结果就是,仿真 完全正确,但下载到实验板上怎么就丌能正 确工作,白白耽误了很长时间。所以按部就 班的操作是很必要的。 实验中还有一些细节,在预习时并未注 意,只有去实验室实际操作时才发现。如第 三次实验实现 7 段数码译码器并用数码显示 管显示时,预习时,并丌知道,通过用一个 八维向量 c 来控制 8 个数码显示管亮的管子 的数量;再如第四次实验,预习的时候并丌 知道,板子上提供的时钟是 50MHz,必须通 过分频才能看清实验现象,就临场模仿书上 例子做了分频器。 本学期的 EDA 实验,完成了理论不实验 的结合,将一些很抽象的理论概念具体地体
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现出来,如,门的延迟对输出波形的影响, 冒险现象的产生原因等等。不此同时,我们 学会了仿真工具 QuarterII,初步掌握了 VHDL 语言, 为理论学习提供了便利。 这些都使 EDA 的学习更具趣味性,同时更可以增强我们的 动手动脑能力,从而达到学以致用的目的。

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