VHDL十六进制计数器.docx
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VHDL十六进制计数器
徐州工程学院信电工程学院
可编程器件及应用实验
课题名称
设计一个十六进制计数器
姓名
王旭辉20100504144
赵永发20100504133
谢臻20010504121
杨红艳20100504111
学号
院、班级
10电信1班
专业
电子信息科学与技术
指导教师
贾燕玲
2013年1月2日
一、实验目的
1．进一步了解VHDL设计方法
2．熟悉数码管和LED的显示
二、实验所用仪器及元器件
1、计算机
2、QuartusII7.2（32-Bit）软件
3、EP2C5实验箱
三、实验内容
（1）、设计一个十六进制计数器，用一个数码管、8个彩灯循环显示计数状态。
（2）、有清零信号控制，按下后从零开始。
四、设计思路与过程
根据实验要求，需要实现在拨码开关或者按键的控制下实现十六进制计数器。
首先，确定输入输出变量：
输入：
拨码开关a：
清零；
时钟clk:
：
提供有效时钟沿；
输出SEL-LED：
8维向量b:
连接8个发光二极管。
输出SEL-DATA：
8维向量c:
连接数码管。
其次，确定电路工作状态
因为要实现计数十六进制计数器，所以首先要实现在时钟控制下实现计数；
还要考虑到清零信号；
再次，实现对计术状态的表示；也就是让计数状态用数码管和LED显示出来。
五、VHDL程序
LIBRARYIEEE;
USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
USEIEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;
ENTITYcount16IS
PORT（
CLK5:
INSTD_LOGIC;
RST:
INSTD_LOGIC;
SEG_SEL:
OUTSTD_LOGIC_VECTOR（2DOWNTO0）;
SEG_DA:
OUTSTD_LOGIC_VECTOR（7DOWNTO0）;
LED:
OUTSTD_LOGIC_VECTOR（7DOWNTO0）
）;
ENDcount16;
ARCHITECTUREBEHAVEOFcount16IS
SIGNALSHIFT_CNT,TEMP:
STD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;
SIGNALCNT_VALUE:
STD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;
BEGIN
PROCESS（CLK5）
BEGIN
IFRST='1'THENTEMP<="0000";
ELSIFCLK5'EVENTANDCLK5='1'THEN
IFTEMP="1111"THEN
TEMP<="0000";
ELSE
TEMP<=TEMP+1;
ENDIF;
ENDIF;
ENDPROCESS;
SHIFT_CNT<=TEMP;
SEG_SEL<="000";
PROCESS（SHIFT_CNT）
BEGIN
CASESHIFT_CNTIS
WHEN"0000"=>SEG_DA<=x"3F";LED<="00000001";
WHEN"0001"=>SEG_DA<=x"06";LED<="00000010";
WHEN"0010"=>SEG_DA<=x"5B";LED<="00000100";
WHEN"0011"=>SEG_DA<=x"4F";LED<="00001000";
WHEN"0100"=>SEG_DA<=x"66";LED<="00010000";
WHEN"0101"=>SEG_DA<=x"6D";LED<="00100000";
WHEN"0110"=>SEG_DA<=x"7D";LED<="01000000";
WHEN"0111"=>SEG_DA<=x"07";LED<="10000000";
WHEN"1000"=>SEG_DA<=x"7F";LED<="00000001";
WHEN"1001"=>SEG_DA<=x"6F";LED<="00000010";
WHEN"1010"=>SEG_DA<=x"77";LED<="00000100";
WHEN"1011"=>SEG_DA<=x"7C";LED<="00001000";
WHEN"1100"=>SEG_DA<=x"39";LED<="00010000";
WHEN"1101"=>SEG_DA<=x"5E";LED<="00100000";
WHEN"1110"=>SEG_DA<=x"79";LED<="01000000";
WHEN"1111"=>SEG_DA<=x"71";LED<="10000000";
ENDCASE;
ENDPROCESS;
ENDBEHAVE;
六、实验QuarterII原理图：
七、实验过程
1、用QuartusII7.2打开已经写好的程序，编译，建立仿真文件，进行仿真。
2、打开计算机和EP2C5实验箱，用串口线连接好，打开电源。
3、为输入输出分配好引脚：
CLK5对应PIN145
RST对应PIN43
SEG_SEL[2to0]对应PIN141142143
SEG_DATA[7to0]对应PIN1441211108653
LED[7to0]对应PIN34333130151413
4、添加硬件，点击start；观察实验现象；
仿真波形
仿真分析：
TEMP在时钟上升沿处计数，SEG_DATA[7to0]，LED[7to0]显示对应
TEMP的值：
图中TEMP=0;SEG_DATA[7to0]=00111111；LED[7to0]=00000001；
引脚分配图
实验现象：
八、故障及问题分析
本次实验整体比较顺利，但仍旧出现了一个个问题：
开始时引脚分配有问题，没有找到与EP2C5有关的引脚，后来找到了。
其他未出现什么问题，顺利地完成了实验。
九、总结和结论
本学期EDA实验共完成了8次实验，分别完成了以下四项任务：
Ø对实验板的熟悉；
Ø对QuartusII7.2（32-Bit）的初步认识，并熟悉掌握其图形编译功能；
Ø对QuartusII7.2（32-Bit）的进一步了解，初步结识VHDL语言，并用其实现了简单的计数器和译码器的功能，为最后一次实验打下基础；
Ø进一步熟悉VHDL语言，并用其实现实际电路设计；
纵观四次实验，让我感触颇深的就是，预习对实验的重要性。
QuarterII对我们来说是一个全新的东西，一切操作都得从头来学，好在它的界面友善，操作简单易懂，只是在编写VHDL程序的时候，需要事先学习其语言习惯。
如果预习充分，就能很顺利地完成实验任务，还留有时间思考其它问题，完成额外的题目。
实验要想仿真并下载成功，需要注意的细节很多，如，引脚设置、输入变量的周期设置等。
在第三次实验时，我犯了个小错误——锁定引脚后没有让程序再运行compilation一遍，导致的结果就是，仿真完全正确，但下载到实验板上怎么就不能正确工作，白白耽误了很长时间。
所以按部就班的操作是很必要的。
实验中还有一些细节，在预习时并未注意，只有去实验室实际操作时才发现。
如第三次实验实现7段数码译码器并用数码显示管显示时，预习时，并不知道，通过用一个八维向量c来控制8个数码显示管亮的管子的数量；再如第四次实验，预习的时候并不知道，板子上提供的时钟是50MHz，必须通过分频才能看清实验现象，就临场模仿书上例子做了分频器。
本学期的EDA实验，完成了理论与实验的结合，将一些很抽象的理论概念具体地体现出来，如，门的延迟对输出波形的影响，冒险现象的产生原因等等。
与此同时，我们学会了仿真工具QuarterII,初步掌握了VHDL语言，为理论学习提供了便利。
这些都使EDA的学习更具趣味性，同时更可以增强我们的动手动脑能力，从而达到学以致用的目的。
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