黄红涛vhdl实验报告实验3 触发器.docx

1、黄红涛vhdl实验报告实验3 触发器学生实验报告实验课名称：VHDL硬件描述语言实验项目名称：触发器专业名称：电子科学与技术班级：32050801学号：3205080134学生姓名：黄红涛教师姓名：程鸿亮_2010_年_11_月_6_日组别_ 同组同学_ 刘增辉 实验日期：2011 年 11 月 6 日 实验室名称_ 成绩_一、实验名称： 触发器二、实验目的与要求： 设计RS、JK、D、T四种触发器，掌握异步复位置位的方法以及四种触发功能的实现方法，掌握QuartusII软件的使用方法以及GW48型SOPC开发平台中的输入输出模式配置方法。 通过VHDL编程，实现RS、JK、D、T四种触发器，

2、要求四种触发器同时在开发平台上实现，并共享置位、复位端，JK、D、T三种触发器共享时钟信号端，具体接口如下所示：s：所有触发器的置位输入端，低电平有效； r：所有触发器的复位输入端，低电平有效； j：JK触发器可j控制输入端； k：JK触发器的k控制输入端； cp：时钟信号； d：D触发器数据输入端； t：T触发器控制端。q_rs、qn_rs：RS触发器状态输出端； q_jk、qn_jk：JK触发器状态输出端； q_d、qn_d：D触发器状态输出端； q_t、qn_t：T触发器状态输出端； err3.0：无效状态显示输出端。 首先在QuartusII上进行功能和时序仿真，之后通过器件及其端口配

3、置下载程序到SOPC开发平台中。在硬件实现中，要求：1. 用拨动开关实现触发器的控制信号(r、s、t、j、k、d)：注：要求使用最右面6个开关。2. 用实验平台的按键实现时钟信号(cp)：3. 用LED阵列实现状态输出的显示：注：要求用LED3、LED11分别显示RS触发器的q_rs和qn_rs；用LED4、LED12分别显示T触发器的q_t和qn_t；用LED5、LED13分别显示JK触发器的q_jk和qn_jk；用LED6、LED14分别显示D触发器的q_d和qn_d；用LED1、LED9、LED8、LED16同时显示无效状态。三、实验内容：1. 打开QuartusII软件，建立一个新的工

4、程： 2. 建立VHDL文件3. 建立矢量波形文件4. 进行功能仿真5. 进行时序仿真6. 器件的下载 四、实验条件：1. 安装WindowsXP系统的PC机； 2. 安装QuartusII6.0 EDA软件； 3. GW48型SOPC开发平台；五、实验原理：1算法流程图：2硬件设置与调试原理：1） 用拨动开关实现触发器的控制信号(r、s、t、j、k、d)，用实验平台的按键实现时钟信号cp，这时，可以直接通过拨动六个开关的位置和按键的状态，改变输入信号，开关上置表示输入高电平1，开关下置表示输入低电平0，按键指示灯亮表示为高电平，按键指示灯暗表示为低电平。2） 用LED阵列实现状态输出的显示，

5、根据LED的显示原理，加在LED上的电平为高电平时LED正常发光，低电平时，LED不会正常发光。用LED3、LED11分别显示RS触发器的q_rs和qn_rs；用LED4、LED12分别显示T触发器的q_t和qn_t；用LED5、LED13分别显示JK触发器的q_jk和qn_jk；用LED6、LED14分别显示D触发器的q_d和qn_d；用LED1、LED9、LED8、LED16同时显示无效状态。这样各个触发器随时钟脉冲产生的状态就可以直接通过LED的发光状态显示出来。3） 各个触发器随cp时钟变化的规律如下表格：这样，触发器的时序功能在试验平台上得到实现和验证。六、源代码：library i

6、eee;use ieee.std_logic_1164.all;entity trigger_all isport(s,r,j,k,cp,d,t:in std_logic; q_rs,qn_rs:out std_logic; q_jk,qn_jk:out std_logic; q_d,qn_d:out std_logic; q_t,qn_t:out std_logic; err:out std_logic_vector(3 downto 0);end entity trigger_all;architecture one of trigger_all issignal q_temp_rs,qn

7、_temp_rs,q_temp_jk,qn_temp_jk,q_temp_d,qn_temp_d,q_temp_t,qn_temp_t:std_logic;begin prs:process(r,s) begin if(r=0 and s=1)then q_temp_rs=0; qn_temp_rs=1; elsif(r=1 and s=0)then q_temp_rs=1; qn_temp_rs=0; elsif(r=0 and s=0)then q_temp_rs=1; qn_temp_rs=1; end if; q_temp_rs=s nand qn_temp_rs; qn_temp_r

8、s=r nand q_temp_rs;end process prs;pjk:process(r,s,j,k,cp) begin if(r=0 and s=1)then q_temp_jk=0; qn_temp_jk=1; elsif(r=1 and s=0)then q_temp_jk=1; qn_temp_jk=0; elsif(r=0 and s=0)then q_temp_jk=1; qn_temp_jk=1; elsif(cpevent and cp=1)then if(j=0 and k=1)then q_temp_jk=0; qn_temp_jk=1; elsif(j=1 and

9、 k=0)then q_temp_jk=1; qn_temp_jk=0; elsif(j=1 and k=1)then q_temp_jk=not q_temp_jk; qn_temp_jk=not qn_temp_jk; end if;end if;end process pjk;pd:process(r,s,d,cp) begin if(r=0 and s=1)then q_temp_d=0; qn_temp_d=1; elsif(r=1 and s=0)then q_temp_d=1; qn_temp_d=0; elsif(r=0 and s=0)then q_temp_d=1; qn_

10、temp_d=1; elsif(cpevent and cp=1)then q_temp_d=d; qn_temp_d=not d; end if;end process pd;pt:process(r,s,t,cp) begin if(r=0 and s=1)then q_temp_t=0; qn_temp_t=1; elsif(r=1 and s=0)then q_temp_t=1; qn_temp_t=0; elsif(r=0 and s=0)then q_temp_t=1; qn_temp_t=1; elsif(cpevent and cp=1)then if(t=1)then q_t

11、emp_t=not q_temp_t; qn_temp_t=not qn_temp_t; else q_temp_t=q_temp_t; qn_temp_t=qn_temp_t; end if; end if; end process pt;perr:process (r,s)begin if(r=0 and s=0)thenerr=1111;elseerr=0000;end if;end process;q_rs=q_temp_rs;qn_rs=qn_temp_rs;q_jk=q_temp_jk;qn_jk=qn_temp_jk;q_d=q_temp_d;qn_d=qn_temp_d;q_t

12、=q_temp_t;qn_t=qn_temp_t;end architecture one;七、实验结果与分析 1) 波形时序仿真，其仿真结果如下图： 创建的波形文件，进行功能仿真：进行时序仿真：2) 以下是对参考代码的编译下载后的部分图例:说明：通过异步清零方式(r=1，s=0)，此时无论j,k,t,d输入为多少四个触发器的输出都为1。说明：当r、s端同时为高电平时，可以通过cp端(按键1)来改变T、JK和D触发器的状态，RS触发器的状态由其前一有效状态决定。上图是其中的一个截图。此时，由于d=k=t=0,j=1所以led3保持亮，led4,led5,led14全亮。说明：当r、s端同时为0

13、时，触发器处于无效状态，触发器所有的输出为高电平，对应LED1、LED9、LED8、LED16被点亮以表示此无效状态。八、讨论和回答问题及体会：1、触发器是数字系统中非常重要的器件，它应用于有记忆功能的逻辑电路之中。不同的触发器在状态的变化中具有不同的动作特点。用VHDL语言进行描述时，需要分析真值表，掌握其触发方式，结合触发器本身特点，充分利用if语句，让程序简单易读。2、RS触发器存在无效状态，RS应具有互补的特性，当r、s端同时为0时，触发器处于无效状态，输出为不定态。这一点在程序的设计中也应该特别注意。3、在程序的编写过程中，我们应该首先分析各个端口的优先级顺序，这一点就可以利用if语句首先进行判断。这一点是用VHDL语言进行设计数字逻辑电路的共同点，是我们学习过程中必须掌握的内容。