设计含异步清零和同步时钟使能的加法计数器.pdf

这篇文档描述的是一个基于EDA技术的实验，设计了一个包含异步清零和同步时钟使能的4位加法计数器。实验的主要目的是让学生掌握计数器的设计、仿真和硬件测试，并熟悉Verilog HDL设计技术。 实验的核心部分是一个4位加法计数器，它具有异步复位（rst）和同步时钟使能（ENA）功能。异步复位信号rst是高电平有效，当其为高时，计数器会被立即清零。同步时钟使能信号ENA则控制计数操作的执行，当ENA为1时，计数器会根据时钟脉冲增加计数值；当ENA为0时，计数器保持当前输出不变。 该计数器的结构包括4位锁存器，其中rst信号用于异步清零，clk是锁存器的时钟输入，D[3:0]是4位数据输入。ENA信号通过一个多路选择器控制是否加载加1器的输出到锁存器。当ENA为1且LOAD为0时，输入数据被加载到计数器；如果ENA为1且LOAD为1，计数器会根据当前计数值进行累加，如果计数值小于9，否则计数器在下一个时钟周期会被清零。 实验步骤涉及使用Quartus II软件进行Verilog HDL设计、编译、综合、适配和仿真。学生需要理解代码中的各个语句，描述它们的功能，并生成时序仿真波形。在硬件测试阶段，实验电路使用了EP3C40Q240C8N芯片，通过特定的键控制rst、ENA和LOAD信号，计数溢出的信号COUT连接到发光二极管，计数输出连接到数码管，时钟信号连接到clock2。 通过仿真结果，我们可以看到EN、LOAD和rst信号如何影响计数器的行为。当EN为0时，计数器输出保持不变；当EN为1且LOAD为0时，4位输入数据被加载；当EN为1且LOAD为1时，计数器开始计数，计数到9时，COUT产生进位信号。在硬件测试中，计数器按照时钟信号的频率（1Hz）从0递增到9，当计数到9时，LED灯亮起，表示有进位。RST键可以随时清零计数器。 这个实验涵盖了数字逻辑设计中的基本概念，如异步复位、同步时钟使能、计数器设计和Verilog HDL编程，同时强调了硬件验证的重要性。通过这样的实践，学生能够深入理解数字系统的工作原理和设计流程。