实验二异步复位十进制可逆计数器.docx

实验二的主题是设计一个异步复位的十进制可逆计数器，这个计数器不仅包含计数使能和异步复位功能，还支持计数值的并行预置。在VHDL中，这种计数器通常用于数字系统中的定时和序列控制。 我们来看一下实验的核心部分——VHDL代码。这段代码定义了一个名为CNT4B的实体，它有四个输入和两个输出。CLK是时钟输入，RST是异步复位信号，ENA是计数使能信号，OUTY是4位计数器输出，COUT是进位输出。实体的架构中定义了一个内部信号CQI，用于存储当前计数值。 在进程中，当RST为高电平时（异步复位有效），CQI被初始化为"0000"。在时钟上升沿且ENA为高电平时，CQI会自增1，然后将更新后的值赋给输出OUTY。进位信号COUT的计算是通过检查CQI的所有位是否均为1来确定的。 实验内容包括在MAX+plusII环境中完成该计数器的设计、编辑、编译、综合、适配和仿真。在这个过程中，需要理解每个VHDL语句的作用，如进程中的条件语句和信号赋值，以及如何通过仿真得到计数器在不同输入条件下的时序行为。 实验的第二部分要求将计数器改造成十进制可逆计数器，这意味着计数器不仅能在0到9之间递增计数，还能在递减计数。这需要对原有代码进行修改，增加递减计数的逻辑，并确保在达到边界时能够反转计数方向。 思考题1探讨了是否可以直接使用输出端口信号OUTY进行加法运算，而不定义内部信号CQI。在VHDL中，直接用输出端口进行加法运算可能会导致时序问题，因为输出端口的赋值操作可能会被延迟，影响到后续的计数操作。 思考题2和7则涉及到了如何用进程和IF语句来实现进位检测和特定逻辑表达式。在VHDL中，进程提供了对时序逻辑的精确控制，IF语句则用于根据条件执行不同的操作。 实验报告应包括实验原理、设计步骤、编译后的仿真波形分析以及硬件测试的结果。这有助于巩固理论知识，提升实践技能，并为以后的项目提供参考。 总结来说，这个实验旨在让学生掌握时序电路设计的基本概念，特别是使用VHDL进行描述和仿真，同时理解异步复位和计数器的工作原理，以及如何扩展和优化计数器的功能。通过解决思考题，学生还能深化对VHDL语言特性的理解和应用。