标题中的"FPGA程序设计实验报告JK触发器"指的是一个基于Field Programmable Gate Array(FPGA)的编程实验,其中重点是实现JK触发器的功能。JK触发器是数字逻辑电路中的一个重要组成部分,它属于双稳态电路,能根据输入的J和K信号改变其输出状态Q。在本实验中,JK触发器的实现是通过使用硬件描述语言Verilog来完成的。
描述部分提到,实验的目标是模拟JK触发器,并且增加了额外的功能,如异步清零和置1(由r和s信号控制)以及输出显示(通过seg引脚在数码管上显示Q的状态)。实验使用的工具是Altera的Quartus软件,这是一款常用的FPGA设计和开发平台。
在程序代码段中,可以看到一个名为JK的Verilog模块,它接收时钟clk、输入j、k、复位r、设置s以及输出q和数码管显示信号seg。内部使用了寄存器reg来存储状态,并在时钟的上升沿进行状态更新。当r为1且s为0时,q被清零;当r为0且s为1时,q被置1;而在r和s都为0的情况下,根据J和K的值来决定Q的变化。此外,还有一个always块在q变化时更新seg的值,使得数码管在q为0时显示0,在q为1时显示1。
在仿真结果部分,实验验证了JK触发器在不同输入条件下的行为。当r和s为特定组合时,q的值会按照预期改变。例如,当r=1,s=0时,q始终为0;r=0,s=1时,q始终为1。在r和s都为0时,触发器根据J和K的输入以及上一周期的Q值来更新Q。r=1,s=1的情况未定义,因为这可能导致触发器进入不确定状态。
实验小结部分,作者表示通过一学期的学习,掌握了Quartus的基本使用,理解了并行程序处理的方式,并解决了可能出现的并行处理冲突。此外,作者也熟悉了Verilog HDL的基础语法,并能独立编写简单的分频和数据选择等程序。
参考资料提及了《verilog 黄金参考指南中文版》,这是一本关于Verilog语言的教材,对理解和编写Verilog代码至关重要。
总结来说,这个实验主要涵盖了以下几个知识点:
1. JK触发器的工作原理及其在数字电路中的作用。
2. Verilog HDL语言用于描述数字逻辑电路的基本语法和结构。
3. 使用Quartus软件进行FPGA设计和仿真过程。
4. 并行程序处理的概念和可能遇到的问题,以及解决方法。
5. 数码管显示的控制与接口设计。
这些知识对于理解数字逻辑、FPGA设计和Verilog编程是非常重要的。