南昌大学实验报告学生姓名：学号：专业班级：中兴101班实验类型：□验证□综合■设计□创新实验日期：2012、10、18成绩：实验二模可变计数器的设计一、实验目的1.学习计数器的VHDL设计、波形仿真和硬件测试；2.学会自己设计程序；3.学会设计模可变计数器；4.学习多层次设计方法。

二、实验内容与要求1.计设置一位控制模的位M，要求M=0：模23计数；当M=1：模109计数。

2.计数结果用静态数码管显示，一个四位二进制表示0~9中的一个数；3.给出此项设计的仿真波形；4.应用实验装置验证此计数器的功能。

三、实验思路1.按照实验要求，本实验可分为四个模块进程：分频、模23与109计数转换、数码管控制、七段译码。

2．模可变计数器原理：即在原有的模值计数器上加入模值转换功能3．计数器的数码管显示需注意十位和百位的进位即：当个位数的数值为9的下一个脉冲来时转换为，同时向十位进一,转换的算法为：9（1001）+7（0111）=0（0000），并进一位；当数值为99时，用同样的方法转换：153（1001 1001B,数码管显示99）+103（01100111B）=100(0001 0000 0000)；4．要求分别实现模23和模109的计数，因此我分别用buffer变量GW、SW 、 BW 代表个位、十位、百位。

还有一个控制模的位M，当M为0时实现模23计数，只用到GW和SW分别为个位和十位计数；当M为1时实现模109计数，用GW 、SW、 BW 分别为个位十位和百位计数。

由于端口不能参与运算，因些在结构体中定义了se10、 sel1、 sel2三个buffer变量，分别用来对应SEL(0)、 SEL(1)、SEL(2);在程序的最后用端口接收信号。

5．进程敏感信号为RST EN M 三个，当RST为低电平，EN为高电平时则计数，否则不计数。

6.位选信号的设置：用整形变量CNT8分别使不同的位选信号对应不同的输入，而得到不同输出。

对应关系：表一位选信号7．模23与模109计数转换思路框图：图一思维框图四．实现方法一：原理图输入法设计（自己独立完成）1. 建立文件夹建立自己的文件夹（目录），如c:\myeda，进入Windows操作系统Quartus II不能识别中文，文件及文件夹名不能用中文。

2. 原理图设计输入打开Quartus II，选菜单File→New，选择“Device Design File->Block Diagram->Schematic File”项。

点击“OK”,在主界面中将打开“Block Editor”窗口。

(1)分频器模块：（实体名为CLKDIV）--时间：2012年9月28号--版本：7.0--功能:分频器（100分频）LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY CLKDIV IS—定义实体名为CLKDIVPORT(CLK : IN STD_LOGIC;--输入信号为自带时钟CLK_DIV : OUT STD_LOGIC);--输出信号为分频后的时钟信号END CLKDIV;ARCHITECTURE RT1 OF CLKDIV ISSIGNAL DA TA:INTEGER RANGE 0 TO 100;--实现100分频SIGNAL CLK_TEMP:STD_LOGIC;BEGINPROCESS(CLK)BEGINIF RISING_EDGE(CLK) THENIF(DATA=100) THENDATA<=0;CLK_TEMP<=NOT CLK_TEMP;ELSEDATA<=DATA+1;END IF;END IF;CLK_DIV<=CLK_TEMP;END PROCESS;END RT1;(2)计数模块：（实体名为COUNT）--时间：2012年9月28号--版本：7.0--功能:模可变计数器LIBRARY IEEE ;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY count ISPORT (CLK,RST,EN,M : IN STD_LOGIC;--输入变量为CLK、复位信号：RST、使能端信号：EN、--以及模变转换信号：MCQ1,CQ2,CQ3 : OUT STD_LOGIC_VECTOR (3 DOWNTO 0) ;--输出信号为计数的个、十、百位COUT : OUT STD_LOGIC ) ;--count为进位位END ENTITY count;ARCHITECTURE one OF count ISSIGNAL model : INTEGER;BEGINPROCESS (CLK,RST,EN,M,model)V ARIABLE CQI : STD_LOGIC_VECTOR (11 DOWNTO 0) ;BEGINIF M = '0' THEN model <= 34;ELSIF M = '1' THEN model <= 264;ELSE model <= 0;END IF;IF RST = '1' THEN CQI := (OTHERS => '0');ELSIF CLK'EVENT AND CLK = '1' THENIF EN = '1' THENIF CQI < model THENIF CQI(7 DOWNTO 0) = 153 THEN CQI := CQI + 103 ;ELSIF CQI(3 DOWNTO 0) = 9 THEN CQI := CQI + 7 ;ELSE CQI := CQI + 1 ;END IF;ELSE CQI := (OTHERS => '0') ;END IF;END IF;END IF;IF CQI = model THEN COUT <= '1';ELSE COUT <= '0';END IF;CQ1 <= CQI(3 DOWNTO 0);CQ2 <= CQI(7 DOWNTO 4);CQ3 <= CQI(11 DOWNTO 8);END PROCESS;END ARCHITECTURE one;（3）数码管显示模块：（实体名为scan_led）--时间：2012年9月28号--版本：7.0--功能:数码管显示LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY scan_led ISPORT(clk : IN STD_LOGIC;data1,data2,data3: IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);scan : OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);--输出数码管的7位显示choose: OUT STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0));--数码管位选信号END ENTITY;ARCHITECTURE one OF scan_led ISSIGNAL cout8:STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);SIGNAL A :STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);BEGINP1:PROCESS(cout8)—数码管动态扫描BEGINCASE cout8 ISWHEN "000" => choose <= "000"; A <= "0000";WHEN "001" => choose <= "001"; A <= "0000";WHEN "010" => choose <= "010"; A <= "0000";WHEN "011" => choose <= "011"; A <= "0000";WHEN "100" => choose <= "100"; A <= "0000";WHEN "101" => choose <= "101"; A <= data3;WHEN "110" => choose <= "110"; A <= data2;WHEN "111" => choose <= "111"; A <= data1;WHEN OTHERS => NULL;END CASE;END PROCESS P1;P2:PROCESS(clk)BEGINIF clk'EVENT AND clk ='1' THEN cout8 <= cout8+1;END IF;END PROCESS P2;P3:PROCESS(A)—数码管译码BEGINCASE A ISWHEN "0000"=> scan <="0111111"; --0WHEN "0001"=> scan <="0000110"; --1WHEN "0010"=> scan <="1011011"; --2WHEN "0011"=> scan <="1001111"; --3WHEN "0100"=> scan <="1100110"; --4WHEN "0101"=> scan <="1101101"; --5WHEN "0110"=> scan <="1111101"; --6WHEN "0111"=> scan <="0000111"; --7WHEN "1000"=> scan <="1111111"; --8WHEN "1001"=> scan <="1101111"; --9WHEN "1010"=> scan <="1110111"; --AWHEN "1011"=> scan <="1111100"; --BWHEN "1100"=> scan <="0111001"; --CWHEN "1101"=> scan <="1011110"; --DWHEN "1110"=> scan <="1111001"; --EWHEN "1111"=> scan <="1110001"; --FWHEN OTHERS=> NULL;END CASE;END PROCESS P3;END;2.包装元件入库。