实验一 十进制计数器的设计与仿真 电子科技大学.pdf

实验一的目的是让学生熟悉使用QuartusⅡ软件进行Verilog HDL文本设计流程，学习如何设计、仿真和测试十进制计数器。在Verilog HDL中，计数器通常由寄存器和逻辑门组成，可以实现特定的计数模式。在这个实验中，设计的是一个带有异步复位（RST）、同步计数使能（EN）和可预置型（通过LOAD和DATA端口）的十进制计数器。 异步复位（RST）通过条件语句`if(!RST)`连接到寄存器的清除端（CLR），当RST为低电平时，计数器被清零。同步计数使能（EN）通过`if(EN)`控制，只有在EN为高电平时，计数或加载操作才会执行。LOAD输入用于选择是否加载外部数据（DATA）到计数器，当LOAD为低电平时，数据被加载，否则按照计数规则运行。 计数器的核心是加1加法器，由不完整的条件语句和`Q1<=Q1+1`实现。当计数未达到最大值（9）时，Q1的值加1。`Q1<9`的比较器决定何时停止计数，并准备进行进位操作。进位标志（COUT）由另一个过程语句生成，当Q1等于9时，COUT输出高电平脉冲，表示十进制计数器已满。 实验设备包括计算机和基于Cyclone系列FPGA的硬件平台，软件平台是Quartus II 9.1。实验内容要求设计一个5个输入端口（CLK、RST、EN、LOAD、DATA）和2个输出端口（DOUT、COUT）的计数器。CLK是时钟输入，RST用于异步复位，EN是计数使能，LOAD控制数据加载，DATA是4位并行加载的数据。DOUT输出4位计数值，从0到9，COUT在DOUT达到9时产生一个高电平脉冲。 设计流程包括创建Verilog代码、建立工程、添加设计文件、选择目标芯片（如EP1C6Q240C8）以及进行综合和编译。在QuartusⅡ中，这些步骤涉及新建文件夹、输入源代码、保存文件、创建新工程、添加源文件到工程、设置目标器件，最后启动综合和编译流程以确保设计的正确性。 通过这个实验，学生不仅能掌握Verilog HDL编程，还能理解FPGA硬件设计的基本流程，同时加深对数字逻辑和计数器工作原理的理解。这在后续的数字系统设计、嵌入式系统开发等高级课程中都是非常重要的基础。