电子科技大学数字逻辑综合实验：实验4-Verilog时序逻辑设计.pdf

1．根据边沿D触发器74x74的原理图编写设计和仿真模块。 2．根据通用移位寄存器74x194的原理图编写设计和仿真模块。 3．采用1片74x194和其它小规模逻辑门设计3位LFSR计数器，编写设计和仿真模块。 4．根据4位同步计数器74x163的原理图编写设计和仿真模块。 5．输入为100MHz的系统时钟，采用7片74x163和其它小规模逻辑门设计1Hz的数字信号。 6．在FPGA开发板上调试3位LFSR计数器。 电子科技大学的这个数字逻辑综合实验主要关注Verilog语言在时序逻辑设计中的应用，涉及到的器件包括74x74边沿D触发器、74x194通用移位寄存器、74x163同步计数器，以及线性反馈移位寄存器（LFSR）。实验旨在让学生掌握这些基本逻辑器件的工作原理，通过Verilog进行硬件描述语言的设计和仿真，最终在FPGA开发板上实现和调试。 1. **边沿D触发器74x74**：这种触发器在时钟边沿（通常为上升沿）捕获数据D，并在下一个时钟周期保持该数据。在Verilog中，可以通过`always`块中的`posedge`关键字来描述上升沿触发，然后根据清零（CLR_L）和预置（PR_L）信号设置Q输出。 2. **通用移位寄存器74x194**：它可以实现数据的左移、右移、并行加载等功能。在Verilog中，设计时需要考虑时钟（CLK）、清零（CLR_L）、预置（SR_L）、数据输入（D）、移位控制（SH_L/SH_R）等信号。74x194的特性在于其内部包含多个D触发器，使得数据可以在时钟脉冲下按照特定方向移动。 3. **3位LFSR计数器**：LFSR是一种特殊的移位寄存器，通过线性反馈回路来产生特定序列。设计时需要根据74x194和其他逻辑门（如AND、OR、NOT门）构建反馈路径，以实现最大序列长度。LFSR常用于伪随机数生成和加密算法。 4. **同步计数器74x163**：4位同步计数器可以顺序计数，通常用于频率分频。设计时，根据74x163的特性（如计数输入、复位、预置、进位输出等），利用Verilog描述计数逻辑。例如，设计一个1Hz的信号发生器，输入100MHz的时钟，需要7个74x163级联并配合清零条件来达到1/100M的分频比。 5. **FPGA下载与调试**：设计完成后，使用Xilinx ISE开发工具进行编译、综合和实现，生成适配于Anvyl或Nexys3开发板的配置文件。通过Digilent Adept下载工具将设计代码下载到FPGA，然后在硬件平台上验证设计的功能正确性。 实验的步骤涵盖了Verilog代码编写、仿真验证、硬件实现的全过程，对于理解和应用数字逻辑设计原理，以及熟悉FPGA开发流程具有重要作用。通过这个实验，学生能够深入理解时序逻辑设计的核心概念，并具备将理论知识转化为实际硬件设计的能力。