4位同步二进制加法计数器

4位同步二进制加法计数器

一、实验目的

1、熟悉在EDA平台上进行数字电路集成设计的整个流程。

2、掌握Max+PlusⅡ软件环境下简单的图形、VHDL文本等输入设计方法。

3、熟悉VHDL设计实体的基本结构、语言要素、设计流程等。

4、掌握利用Max+PlusⅡ的波形仿真工具验证设计的过程。

5、学习使用JTAG接口下载逻辑电路到可编程芯片，并能调试到芯片正常工作为止。

二、实验设备

１．软件

操作系统：Windows 2000

EDA软件：MAX+plus II 10.2

２．硬件

EDA实验箱：革新EDAPRO/240H

三、实验原理

1.设计分析

4位同步二进制加法计数器的工作原理是指当时钟信号clk的上升沿到来时，且复位信号clr低电平有效时，就把计数器的状态清0。

在clr复位信号无效（即此时高电平有效）的前提下，当clk的上升沿到来时，如果计数器原态是15，计数器回到0态，否则计数器的状态将加1.

2.VHDL源程序

library ieee;

use ieee.std_logic_1164.all;

entity cnt4e is

port(clk,clr:in std_logic;

cout:out std_logic;

q:buffer integer range 0 to 15);

end cnt4e;

architecture one of cnt4e is

begin

process(clk,clr)

begin

if clk'event and clk='1'then

if clr='1'then

if q=15 then q<=0;

cout<='0';

elsif q=14 then q<=q+1;

cout<='1';

else q<=q+1;

end if;

else q<=0;

cout<='0';

end if;

end if;

end process;

end one;

四、实验步骤

1: VHDL文本编辑

在MAX+PLUS集成环境下，执行“file”->“new”命令，弹出编辑文件类型的对话框，选择”text editor file”后单击“ok”按钮。

先采用VHDL文本输入设计法实现4位同步二进制加法计数器的数字逻辑电路,并将文件cnt4e.vhd保存在创建的目录下。

再生成工程。

2. 编译设计图形文件

执行“MAX+plus”->“Compiler”命令，对“cnt4e.vhd”设计文件进行编译，进而实现译4位同步二进制加法计数器的数字逻辑电路，

生成元件符号，再在顶层原理图文件中调用该元件符号。如下图所示：

说明：其中clr是复位信号，clk是时钟信号，上升沿是有效边沿。co是进位输出信号，cnt[3..0]是4位二进制输出信号

3.功能仿真

(1)建立波形

执行“File” “New”命令，弹出编辑文件类型对话框，选择“wavefrom editor file”

后按“OK”。

(2)导入输入输出端

执行”node”->”nodes from snf “弹出”enter nodes from snf “对话框, 选择“list->”=>”后按“OK”。

(3)设置波形参数

(4)设定仿真时间宽度

(5)运行仿真器

先进行保存，执行MAX+plus II 选项中的仿真器”Simulator”命令，仿真波形如图

4.引脚锁定

(1)执行“Assign”-->“Device…”命令，选择下载芯片型号。在“Device Family”中选择

“ACEX1K”，在Device列表中选择“EP1K30QC208-3”芯片型号。

(2)执行“assign”->“pin\location\chip”命令，在对话框中的“node name”栏中输入各

个端口名; 在“pin”栏中，输入相应的引脚编号。

根据功能模块结构及引脚定义对照表，对输入输出端口进行引脚锁定：

用空的IO口(MBIO_XXX)来锁定时钟信号clk，并用导线连接到实验箱上的频率组模块上的21脚

(具体频率选择可以参考本手册第3页频率组及对应频率表)；

8位数字开关组(A)的SW1接复位信号clr；

红色信号指示灯L5接进位输出信号co；

红色信号指示灯L4-L1分别接cnt3、cnt2、cnt1、cnt0。

(3)在引脚锁定后，再对文件编译一次，并将引脚信息编入编程下载文件中。

5.时序仿真

执行MAX+plus II –>”Simulator”命令。

6.编程下载、硬件调试

（1）编程下载

Altera ByteBlaster下载电览一头接至计算机并行口（打印口）上，另一端接至实验箱JTAG接口。打开实验箱电源。

在MAX+plus II软件上，执行“MAX+pluss II”->“Programmer”->“Configure”

按钮。当提示“Configuration complete”表示下载完成。

（2）硬件调试

拨动实验板上的高低电平输入开关“SW1”，4位同步二进制加法计数器的工作原理，观察L1-L5发光二极管显示的结果是否符合4位同步二进制加法计数器

的工作原理。

五、实验结论

实验所得结果和波形仿真的值一样，即说明结果正确。