Verilog流水灯实验报告.docx
《Verilog流水灯实验报告.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《Verilog流水灯实验报告.docx(7页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
Verilog流水灯实验报告
流水灯实验报告
实验二流水灯
一、实验目的
学会编写一个简单的流水灯程序并掌握分频的方法。
熟悉Modelsim仿真软件的使用。
二、实验要求
用Quartus编写流水灯程序,在Modelsim软件中进行仿真。
三、实验仪器和设备
1、硬件:
计算机
2、软件:
Quartus、Modelsim、(UE)
四、实验内容
1、将时钟周期进行分频。
2、编写Verilog程序实现LED等依次亮灭,用Modelsim进行仿真,绘制波形图。
五、实验设计
(一)分频原理
已知时钟周期f为50MHz,周期T为1/f,即20ns。
若想得到四分频计数器,即周期为80ns的时钟,需要把时钟进行分频。
即每四个时钟周期合并为一个周期。
原理图如图1所示。
图1四分频原理图
(二)流水灯设计思路
1、实现4盏LED灯依次隔1s亮灭,即周期为1s;
2、计算出频率f为1/T=1Hz;
3、设置计数器cnt,当检测到clk上升沿时开始计数,当cnt计数到24_999_999时,clk_4跳变为1,LED灯亮起,当cnt计数49_999_999时,clk_4置0,LED灯熄灭。
4、给LED赋初值4’b0001,第一盏灯亮。
5、利用位拼接,实现循环。
(三)设计框图
图2设计基本框图
(四)位拼接的用法
若输入a=4'b1010,b=3'b101,c=4'b0101,想要使输出d=5'b10001
用位拼接,符号“{}”:
d<={b[2:
1],c[1],a[2:
1]}
即把b的低1~2位10,c的低1位0,a的低1~2位01拼接起来,得到10001。
流水灯
4'b0001
4'b0010
4'b0100
4'b1000
相当于把低三位左移,并最高位放在最低位。
用位拼接可写为:
led<={led[2:
0],led[3]};
低三位最高位
六、实验方法和步骤
(一)时钟分频
1、编写分频程序。
2、编写测试程序。
3、进行仿真,波形如图3所示。
图3分频仿真结果
(二)流水灯
1、编写分频程序。
3、编写测试程序。
3、进行仿真,为了节约时间和方便观察波形,将计数器值分别改为24、49跳转。
波形如图4所示。
图4流水灯仿真结果
七、实验参考程序
(一)时钟分频
1、程序文件
modulediv_clk(//模块名与文件名一致。
定义端口列表,
inputwireclk,//输入线型
inputwirerst_n,
outputregclk_4//输出定义为寄存器型
);
reg[3:
0]cnt;//中括号定义位宽,定义中间变量cnt
always(posedgeclk)
if(rst_n==0)
cnt<=0;//复位为0,计数器也为0
elseif(cnt==3)//当计数器=3时清零(可用elseif)
cnt<=0;
else
cnt<=cnt+1;//计数器自加1
always(posedgeclk)
if(rst_n==0)
clk_4<=0;//复位为0.clk_4为0
elseif(cnt==1)
clk_4<=1;//当计数器为1时,时钟跳变为1
elseif(cnt==3)
clk_4<=0;//当计数器为3时,时钟跳变为0
endmodule
2、测试文件
`timescale1ns/1ns
moduletb_div_clk();
regclk;
regrst_n;
wireclk_4;
initial
begin
clk=0;
rst_n=0;
#100
rst_n=1;
end
always#5clk=~clk;
div_clkdiv_clk_inst(
.clk(clk),
.rst_n(rst_n),
.clk_4(clk_4)
);
endmodule
(二)流水灯
1、程序文件
moduleLSD(//模块名与文件名一致。
定义端口列表,
inputwireclk,//输入线型
inputwirerst_n,
outputreg[3:
0]led
);
reg[25:
0]cnt;//中括号定义位宽,定义中间变量cnt
regclk_4;
always(posedgeclk)
if(rst_n==0)
cnt<=0;//复位为0,计数器也为0
elseif(cnt==49_999_999)//当计数器=49999999时清零(可用elseif)
cnt<=0;
else
cnt<=cnt+1;//计数器自加1
always(posedgeclkornegedgeclk)//异步复位
if(rst_n==0)
clk_4<=0;//复位为0.clk_4为0
elseif(cnt==24_999_999)
clk_4<=1;//当计数器为24999999时,时钟跳变为1
elseif(cnt==49_999_999)
clk_4<=0;//当计数器为49999999时,时钟跳变为0
else
clk_4=clk_4;
always(posedgeclk_4ornegedgeclk_4)
if(rst_n==0)
led<=4'b0001;
else
led<={led[2:
0],led[3]};//位拼接
endmodule
2、测试文件
`timescale1ns/1ns
moduleLSD();
regclk;
regrst_n;
regcnt;
wireled;
initial
begin
clk=0;
rst_n=0;
#100
rst_n=1;
end
always#5clk=~clk;
LSDLSD_inst(
.clk(clk),
.rst_n(rst_n),
.led(led)
);
endmodule
八、实验小结
1、做实验要养成良好的习惯,每次做实验时,都要建立一个新的文件夹存放实验所需的程序文件,为仿真时添加文件做准备,也方便以后的查找和使用。
2、写程序前要想清楚电路实现原理,根据所学数电知识对各个元器件进行控制。
3、写程序时注意排版美观整洁,同时注意添加注释。
4、注意程序中模块名要和文件名一致,否则程序报错,无法编译通过。
5、仿真时,可以选择不同的进制。
在想要更改的地方右键,选择【Radix】,其中【Binary】为二进制。
如图5所示。
图5更改进制
6、在流水灯仿真时,LED灯的波形一开始是错误的,因为程序中只检测了上升沿always(posedgeclk),加上下降沿检测always(posedgeclkornegedgeclk),即可解决问题,成功绘制波形图。