可编程硬件描述语言VHDL Quartus 六十进制计数器设计报告.pdf

六十进制计数器设计报告 目录 六十进制计数器设计报告 1 一、 题目剖析 2 二、 设计思路 2 三、 设计过程 2 1 、 真值表 2 2 、 源代码分析 2 3 、 仿真分析 5 功能仿真 5 4 、 注意事项 6 四、 总结 6 ### 可编程硬件描述语言VHDL Quartus六十进制计数器设计报告知识点解析 #### 一、题目剖析 本设计旨在实现一个六十进制的计数器，该计数器能够完成从0到59之间的循环计数。根据数字逻辑原理，一个4位的二进制计数器可以实现0到15之间的计数，因此可以构成一个1位的十进制计数器或1位的BCD码计数器。为了实现60进制的计数器，需要两个这样的10进制计数器进行组合：一个用于计数0到9的个位数，另一个用于计数0到5的十位数。这样，整个计数器将由两个独立的计数模块组成，它们共同完成从0到59的循环计数。 #### 二、设计思路 1. **置位法**：设计中采用了置位法，这是一种更灵活的方法，通过改变置位的值可以设计出任意进制的计数器。在本设计中，可以通过控制不同的输入信号来实现60进制的计数。 2. **4位二进制输入**：置位的值可以用4位二进制数输入，其范围为0000到1111（即0H到FH）。这意味着可以通过这4位二进制数来表示0到15之间的任何数值，这对于构成十进制计数器是必要的。 3. **十位和个位的分离**：由于最终的输出需要表示为60进制的形式，因此输出需要分为高位（十位）和低位（个位），每个部分都需要单独处理。 4. **进位处理**：在计数过程中，当个位计数到最大值时需要向十位进位。因此，设计中需要包含一个进位输入端口，以便处理个位到十位的进位情况。 #### 三、设计过程 1. **真值表** - 虽然文中未给出具体的真值表，但可以想象，对于60进制计数器来说，真值表会列出所有可能的输入组合以及对应的输出结果。这有助于验证设计是否正确实现了预期的功能。 2. **源代码分析** - 使用VHDL语言编写计数器的设计，并调用了IEEE标准库，包括`STD_LOGIC_1164`和`STD_LOGIC_UNSIGNED`等库文件。 - 定义了实体`BCD60COUNT`，包含了多个输入输出端口： - `CLK`: 时钟输入端口。 - `BCD1WR`: 个位写入使能端口。 - `BCD10WR`: 十位写入使能端口。 - `CIN`: 进位输入端口。 - `DATAIN`: 数据输入端口，输入4位二进制数。 - `CO`: 溢出标志输出端口。 - 这些端口的设计使得计数器具有一定的灵活性，可以接受外部信号的控制，如写入使能信号等。 3. **仿真分析** - 功能仿真部分未详细描述，但通常会涉及到对设计功能的验证。通过仿真软件（如Quartus II）进行仿真测试，确保设计能够正确地执行60进制计数任务。 - 在仿真过程中，会检查计数器的各个状态转换是否符合预期，比如从59回到0的过程是否正确。 4. **注意事项** - 设计中需要注意的一些细节问题，例如确保所有的输入输出信号都正确连接，以及在仿真过程中检查是否存在时序问题等。 #### 四、总结 通过采用置位法，利用VHDL和Quartus II软件完成了60进制计数器的设计。这一设计不仅实现了从0到59之间的循环计数，而且还考虑到了进位处理等问题，使得整个系统更加完善可靠。此外，通过仿真验证，可以确保设计满足了所有功能需求。这种设计方法为今后更复杂的数字系统设计提供了参考案例。