EDA实验一：十进制计数器

实验一QuartusII的VHDL输入设计

---应用QuartusII完成基本时序电路的设计

姓名:李静学号:1023019857 日期：2013-05-22

（一）实验目的：

熟悉QuartusⅡ的VHDL文本设计过程，学习简单时序电路的设计、仿真和测试。

(二)实验仪器：

计算机一台，ALTERA公司Cyclone系列的EP1C3TC144芯片实验箱。

（三）实验原理：

对于异步清零和同步加载与时钟使能的计数器：当时钟信号CLK、复位信号RST、时钟使能信号EN或加载信号LOAD中任一信号发生变化，都将启动进程。此时如果RST为‘０’，将计数器清零，该操作独立于CLK，如果RST为‘１’，则看是否有时钟信号的上升沿，如果有且EN=‘１’，接下去是判断加载控制信号LOAD的电平，如果LOAD为低电平，则允许将输入口的四位加载数据置入计数器中，以便计数器在此基础上累计计数。如果LOAD为高电平，则允许计数器计数；此时若数值小于９，计数器将进行正常计数，否则计数器清零。但如果EN＝‘０’，则计数器保持原值不变。

（四）实验内容：

设计含异步清零和同步加载与时钟使能的计数器(使用例3-20)，给出程序设计、软件编译、仿真分析、硬件测试及详细实验过程。

实验程序：

【例3一20】：

LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITY CNT10 IS
PORT (CLK,RST,EN,LOAD : IN STD_LOGIC;
DATA : IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
DOUT : OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO0);
COUT : OUT STD_LOGIC);
END CNT10;
ARCHITECTURE behav OF CNT10 IS
BEGIN
PROCESS(CLK, RST,EN,LOAD)
VARIABLE Q : STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
BEGIN
IF RST = '1' THEN Q:= (OTHERS=>'0') ;--计数器异步复位
ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1'THEN--检测时钟上升沿
IF EN = '1'THEN--检测是否允许计数（同步使能）
IF LOAD = '0' THEN Q:=DATA;ELSE --由LOAD='0'装载新数据
IF Q < 9 THEN Q:= Q + 1;--允许计数,检测是否小于9
ELSE Q:= (OTHERS=>'0');--大于9，计数值清零
END IF;
END IF;
END IF;
END IF;
IF Q = "1001" THEN COUT <= '1'; --计数大于9，输出进位信号
ELSE COUT<= '0';
END IF;
DOUT<=Q;--将计数值向端口输出
END PROCESS;
END behav;

实验内容Ⅱ：

引脚锁定以及硬件下载测试。若选择目标器件是EP1C3，建议选实验电路模式5（具体电路图见说明书），用时钟CLOCK0（93引脚）接到CLK上，用键1(PIO0，引脚号为1)控制RST；用键2(PIO1，引脚号为2)控制EN；用键3(PIO2，引脚号为3)控制LOAD；用键4~7控制LOAD；输出数据DOUT接到数码管1上，PIO16~PIO19（引脚号为41~44）；COUT接到PIO8（引脚号为11）；最后进行编译、下载和硬件测试实验。

模式5：

结构图信号/与芯片引脚对照表

（五）实验结果：

1.建立文件：

2.建立工程：

3.编译结果：开始出现几处标点错误，经改正，最终编译成功：

4.仿真结果：

5.引脚选择：CLK：引脚93.EN:引脚1.

RST:引脚2LOAD:引脚3

DATA[0]：引脚7.DATA[1]:引脚6.DATA[2]:引脚5.DATA[3]:引脚4.

DOUT[0]:引脚39.DOUT[1]:引脚40.DOUT[2]:引脚41.DOUT[3]:引脚42.

6.下载：

<1>打开编程窗口和配置文件。首先将适配板上的JTAG口和USB或并口通信线连接好，打开电源。在工程管理窗口选择ToolsProgrammer命令，在编程窗口的编程模式Mode中选择JTAG，并选中下载文件右侧的第一个小方框。如果此文件出现或有错，可单击左侧AddFile按钮，手动选择配置文件。

<2>.设置编程器：单击HardwareSetup按钮，在弹出的窗口中设置下载接口方式，这里选择US B-Blaster。向FPGA下载SOF文件前，要选择打钩。Program/Configure项。最后单击下载标符Start按钮，即进入对目标器件FPGA的配置下载操作。当出项“onfigurationSucceeded”时，表示编程成功。如图：

7.硬件测试：显示0-9，即十进制计数器，逢十进位灯闪烁一次,如下视频：

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