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文檔簡介
1、流水燈實驗報告實驗二 流水燈一、 實驗目的學會編寫一個簡單的流水燈程序并掌握分頻的方法。熟悉Modelsim仿真軟件的使用。二、 實驗要求用Quartus編寫流水燈程序,在Modelsim軟件中進行仿真。三、 實驗儀器和設備1、 硬件:計算機2、 軟件:Quartus、Modelsim、(UE)四、 實驗內(nèi)容1、 將時鐘周期進行分頻。2、 編寫Verilog程序?qū)崿F(xiàn)LED等依次亮滅,用Modelsim進行仿真,繪制波形圖。五、 實驗設計(一)分頻原理已知時鐘周期f為50MHz,周期T為1/f,即20ns。若想得到四分頻計數(shù)器,即周期為80ns的時鐘,需要把時鐘進行分頻。即每四個時鐘周期合并為一
2、個周期。原理圖如圖1所示。圖1 四分頻原理圖(二)流水燈設計思路1、實現(xiàn)4盞LED燈依次隔1s亮滅,即周期為1s;2、計算出頻率f為1/T=1Hz;3、設置計數(shù)器cnt,當檢測到clk上升沿時開始計數(shù),當cnt計數(shù)到24_999_999時,clk_4跳變?yōu)?,LED燈亮起,當cnt計數(shù)49_999_999時,clk_4置0,LED燈熄滅。4、給LED賦初值4b0001,第一盞燈亮。5、利用位拼接,實現(xiàn)循環(huán)。(三)設計框圖圖2 設計基本框圖(四)位拼接的用法若輸入a=4b1010,b=3b101,c=4b0101,想要使輸出d=5b10001用位拼接,符號“ ”:d=b2:1,c1,a2:1即把
3、b的低12位10,c的低1位0,a的低12位01拼接起來,得到10 0 01。流水燈4b00014b00104b01004b1000相當于把低三位左移,并最高位放在最低位。用位拼接可寫為:led=led2:0, led3; 低三位 最高位六、 實驗方法和步驟(一)時鐘分頻1、 編寫分頻程序。2、 編寫測試程序。3、 進行仿真,波形如圖3所示。圖3 分頻仿真結(jié)果(二)流水燈1、編寫分頻程序。3、 編寫測試程序。3、進行仿真,為了節(jié)約時間和方便觀察波形,將計數(shù)器值分別改為24、49跳轉(zhuǎn)。波形如圖4所示。圖4流水燈仿真結(jié)果七、 實驗參考程序(一) 時鐘分頻1、程序文件module div_clk(/
4、模塊名與文件名一致。定義端口列表,inputwireclk,/輸入線型inputwirerst_n,output regclk_4/輸出定義為寄存器型);reg3:0cnt;/中括號定義位寬,定義中間變量cntalways(posedge clk)if(rst_n=0)cnt=0;/復位為0,計數(shù)器也為0else if(cnt=3)/當計數(shù)器=3時清零(可用else if)cnt=0;elsecnt=cnt+1;/計數(shù)器自加1always(posedge clk)if(rst_n=0)clk_4=0;/復位為0.clk_4為0else if(cnt=1)clk_4=1;/當計數(shù)器為1時,時鐘跳
5、變?yōu)?else if(cnt=3)clk_4=0;/當計數(shù)器為3時,時鐘跳變?yōu)?endmodule2、測試文件timescale1ns/1nsmodule tb_div_clk();regclk;regrst_n;wire clk_4;initialbeginclk=0;rst_n=0;#100rst_n=1;endalways#5clk=clk;div_clk div_clk_inst(.clk(clk),.rst_n(rst_n),.clk_4(clk_4);endmodule(二) 流水燈1、 程序文件module LSD(/模塊名與文件名一致。定義端口列表,inputwireclk,/
6、輸入線型inputwirerst_n,outputreg3:0led);reg25:0cnt;/中括號定義位寬,定義中間變量cntregclk_4;always(posedge clk)if(rst_n=0)cnt=0;/復位為0,計數(shù)器也為0else if(cnt=49_999_999)/當計數(shù)器=49999999時清零(可用else if)cnt=0;elsecnt=cnt+1;/計數(shù)器自加1always(posedge clk or negedge clk)/異步復位if(rst_n=0)clk_4=0;/復位為0.clk_4為0else if(cnt=24_999_999)clk_4=
7、1;/當計數(shù)器為24999999時,時鐘跳變?yōu)?else if(cnt=49_999_999)clk_4=0;/當計數(shù)器為49999999時,時鐘跳變?yōu)?elseclk_4=clk_4;always(posedge clk_4 or negedge clk_4)if(rst_n=0)led=4b0001;elseled=led2:0,led3;/位拼接endmodule2、 測試文件timescale1ns/1nsmodule LSD();regclk;regrst_n;regcnt;wire led;initialbeginclk=0;rst_n=0;#100rst_n=1;endalways#5clk=clk;LSD LSD_inst(.clk(clk),.rst_n(rst_n),.led(led);endmodule八、 實驗小結(jié)1、 做實驗要養(yǎng)成良好的習慣,每次做實驗時,都要建立一個新的文件夾存放實驗所需的程序文件,為仿真時添加文件做準備,也方便以后的查找和使用。2、 寫程序前要想清楚電路實現(xiàn)原理,根據(jù)所學數(shù)電知識對各個元器件進行控制。3、 寫程序時注意排版美觀整潔,同時注意添加注釋。4、 注意程序中模塊名要和文件名一致,否則程序報錯,無法編譯通過。5、 仿真時,可以選擇不同的進制。在想要更改的地方右鍵,選擇【Radix】,其中【Binary】為二進制。如圖
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