EDA实验报告 异步清除十进制加法计数器的设计

异步清除是指复位信号有效时，直接将计数器的状态清零。在本设计中，复位信号为clr，低电平有效；时钟信号时clk，上升沿是有效边沿。在clr清除信号无效的的前提下，当clk的上升沿到来时，如果计数器原态是9（“1001”），计数器回到0（“0000”）态，否则计数器的状态将加1。 《EDA实验报告：异步清除十进制加法计数器的设计》 实验报告的核心内容是设计一个异步清除的十进制加法计数器，该计数器在复位信号有效时能够立即将其状态重置为零。在本设计中，复位信号clr为低电平有效，即当clr为0时，计数器被清零；时钟信号clk为上升沿触发，即当clk的上升沿到来时，计数器进行状态更新。在clr无效（即为1）的情况下，如果当前计数器状态为9（二进制"1001"），计数器会回到0（"0000"）；否则，计数器状态将加1。 设计过程中，采用VHDL（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）编程语言来实现这一逻辑。VHDL是一种用于描述数字系统的硬件描述语言，它允许开发者用类似于高级编程语言的方式来描述数字逻辑。在这个设计中，使用了PROCESS语句和if...else语句来实现异步清除和计数逻辑。当clr为低电平时，计数器的输出被强制设为0；而在clk的上升沿且clr为高电平时，若计数器当前值大于或等于9，则计数器重置，否则加1。 具体实现步骤包括： 1. 在QuartusⅡ软件中创建新工程，选择适当的器件EP1C3T144C8，这是一个Altera公司的Cyclone系列FPGA。 2. 创建VHDL源文件，定义实体cnt10y，声明输入信号clr和clk以及带有读取功能的输出信号cnt，它是一个0到9的整数。 3. 编写architecture部分，定义PROCESS结构来响应clr和clk的变化。在进程中，clr为低时，cnt赋值0；在clk的上升沿，若cnt等于9，则重置为0，否则加1。 4. 对源代码进行编译，确保无语法错误和逻辑问题。 5. 创建波形文件，插入并配置所有输入和输出端口的波形，以便进行功能仿真。 6. 设置仿真参数，运行仿真，观察并验证计数器在不同输入条件下的行为是否符合预期。 实验选用GW48系统的电路模式NO.7，根据该模式的引脚分配，将clk、clr和cnt的各个位分别连接到相应的管脚。这样，硬件演示可以在GW48板上进行，通过观察实际的硬件输出验证VHDL代码的功能正确性。 该实验不仅锻炼了学生对EDA技术的理解和应用，也强化了VHDL编程技能，同时加深了对异步清除概念及其在计数器设计中应用的理解。通过这种实践，学生能够更好地掌握数字逻辑设计和FPGA开发的基本流程。