基于FPGA的环形计数器设计
基于FPGA的计数器的程序的设计方案
基于FPGA的计数器的程序设计方案1.1 FPGA简介FPGA（Field－Progrmable Gate Array），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。
它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。
自1985 年Xilinx 公司推出第一片中大规模现场可编程逻辑器件(FP2GA) 至今,FPGA 已经历了十几年的历。
在这十几年的过程中,可编程器件有了惊人的发展:从最初的1200 个可利用门,到今天的25 万可利用门,规模增大了200 多倍; FPGA 供应商也从Xilinx 的一枝独秀,到今天近20 个厂商的分庭抗争;FPGA 从单一的基于SRAM结构到今天各种结构类型的出现,都充分体现了可编程器件这一巨大市场的吸引力。
FPGA 不仅可以解决电子系统小型化、低功耗、高可靠性等问题,而且其开发周期短、开发软件投入少、芯片价格不断降低。
由于目前电子产品生命周期相对缩短,相近功能产品的派生设计增多等特点,促使FPGA 越来越多地取代了ASIC 的市场,特别是对国内众多的科研单位来说,小批量、多品种的产品需求,使得FPGA 成为首选。
1.2 硬件描述语言VHDL特点功能强大、设计灵活。
VHDL具有功能强大的语言结构，可以用简洁明确的源代码来描述复杂的逻辑控制。
它具有多层次的设计描述功能，层层细化，最后可直接生成电路级描述。
VHDL支持同步电路、异步电路和随机电路的设计，这是其他硬件描述语言所不能比拟的。
VHDL还支持各种设计方法，既支持自底向上的设计，又支持自顶向下的设计；既支持模块化设计，又支持层次化设计。
支持广泛、易于修改。
由于VHDL已经成为IEEE标准所规范的硬件描述语言，目前大多数EDA工具几乎都支持VHDL，这为VHDL的进一步推广和广泛应用奠定了基础。
环形计数器和扭环形计数器设计资料
本科毕业论文（设计、创作）题目：环形计数器和扭环形计数器设计学生姓名：学号：院（系）：电子信息工程学院专业：通信工程入学时间：年月导师姓名：职称/学位：导师所在单位：完成时间：2014年5月环形计数器和扭环形计数器设计摘要现代世界的快速发展，夜生活已成为大多数城市不可缺少的生活，在夜生活中，五彩斑斓，形状不断变化的LED灯走入了大家的生活。
而各种形状的LED灯，随着技术的不断发展，EDA设计得到不断地发展和应用，LED灯所表示的图案多种多样，LED灯中最简单的就数流水灯，而流水灯可以由环形计数器或扭环形计数器控制。
本文以环形计数器和扭环形计数器为设计对象，根据其相关规律，设计其运行电路，以及用verilog硬件描述语言实现。
内容主要涉及计数器的循环与自启动以及最后整个计数器的检测方案和仿真。
本设计可以实现计数器的一些简单的控制，并用modelsim进行仿真。
关键词：环形计数器和扭环形计数器设计；Verilog；modelsim。
Twisted ring counter ring counter and designAbstractThe rapid development of the modern world, night life has become indispensable in the life most of the city, in the nightlife, colorful, shape changing LED lights went into people's lives. And various shapes of LED lights, with the continuous development of technology, EDA design get continuously development and application of LED lamp represents pattern is varied, the most simple several water light LED lights, lights and running water can be controlled by the ring counter or twisting the ring counter. This article is based on the circular counter and twisting the ring counter as the design object. According to the counter relevant laws , the counter is to design the operation circuit .this design adopts hierarchical method and verilog hardware description language to realize. This article is mainly related to counter circulation and since the start and final of the test scheme and simulationThis design can realize some simple control counter, and modelsim simulationKeywords: ring counter and twisting the ring counter design ;Verilog; modelsim.目录1.引言 (1)2.设计任务和要求 (1)2.1设计任务 (2)2.2设计要求 (3)3．设计原理 (3)3.1环形计数器定义 (3)3.2环形计数器工作原理 (3)3.3扭环形计数器定义 (3)3.4扭环形计数器工作原理 (3)4.环形计数器的设计 (3)5.扭环形计数器设计 (6)6.环形计数器的自启动设计 (9)7.扭环形计数器的自启动设计： (11)8.结束语 (13)主要参考文献 (15)致谢 (16)1 引言随着社会的不停发展，越来越多的LED灯用于城市的装饰，让城市在夜晚也可以变得炫彩夺目，熠熠生辉。
基于fpga的计数器设计代码
基于fpga的计数器设计代码基于FPGA的计数器设计代码介绍：来自电子系统设计实验课程的一个项目，要求编写一段基于FPGA 的计数器设计代码，但是考虑到本实验课程源自一门免费的开源课程，因此无法提供实际的设备来验证此设计代码，但是可以通过模拟环境进行测试以确保实现正确设计功能，本文将介绍如何利用FPGA对计数器进行设计。
实现方法：1.首先需要确定将用哪种FPGA芯片来实现计数器功能，例如Xilinx Spartan-6的FPGA。
2.然后确定使用哪种电路来实现计数器功能，可以使用逻辑器件来实现，例如可以使用多路触发器、多变量单位、或是查找表等电路。
3.接下来就是根据前面两步的确定，开始编写实现计数器设计的代码，例如VHDL语言或Verilog语言。
4.最后进行代码仿真，使用设计的代码来仿真计数器的功能，以确保代码完全正确。
示例代码：下面是一段可以实现计数器设计的代码，采用的是VHDL语言：--计数器设计代码LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY COUNTER ISPORT (reset : IN STD_LOGIC;clk : IN STD_LOGIC;count : OUT STD_LOGIC_VECTOR (7 DOWNTO 0));END COUNTER;ARCHITECTURE RTL OF COUNTER ISBEGINPROCESS(clk, reset)BEGINIF (reset='1') THENcount <= '00000000'; --初始值为0ELSIF (clk='1' and clk'EVENT) THENcount <= count + 1; --正常的计数END IF;END PROCESS;END RTL;以上代码可以实现一个八位的计数器，当reset为高电平时，计数器初始值为0，每次当clk上升沿时，计数器递增1，当计数器到达最大值255时，再次上升时从0开始重复计数。
基于FPGA的环形计数器与扭环形计数器
基于FPGA的环形计数器与扭环形计数器作者：张铭郎于业弘解宇李恩来刘丽娟来源：《电脑知识与技术》2019年第09期摘要：为了实现能自启动的模8右移扭环形计数器和模4右移环形计数器的功能，以FPGA和verilog硬件描述语言为基础，包含IC181和IC182模块，以及21mux二选一选择器，实现了控制流水灯做出一些简单的控制。
关键词：FPGA；verilog；环形计数器；扭环形计数器中图分类号：TP311 文献标识码：A文章编号：1009-3044（2019）09-0215-02随着现代世界的发展，人们对夜生活的要求与日渐增，五彩斑斓的LED走入人们的视线之中，并且随着科技的发展，EDA设计得到不断地进步，LED灯展现花样逐渐增多，本次设计是使用LED灯中最为简单的流水灯。
因为流水灯可使用环形计数器与扭环形计数器来控制其亮灭顺序。
1 原理FPGA即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。
它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。
Verilog HDL是一种硬件描述语言，以文本形式来描述数字系统硬件的结构和行为的语言，用它可以表示逻辑电路图、逻辑表达式，还可以表示数字逻辑系统所完成的逻辑功能。
本次设计使用的IC181的模块是模4右移环形计数器模块，而模块IC182是模8右移扭环形计数器模块。
2 总体设计3 详细设计3.1 设计要求设计一个能自啟动的模8右移扭环形计数器和模4右移环形计数器。
3.2 设计原理对模8右移扭环形计数器状态图，通过卡诺图化简得到：Q3=Q2；Q2=Q1；Q1=Q0；Q0=！（Q2#Q1#Q0）；对模4右移环形计数器状态图，通过卡诺图化简，得到：Q3=Q2；Q2=Q1；Q1=Q0；Q0=！（Q2&（Q1#！Q0）；3.3 原理图本实验使用了二选一选择器，IC181八位位移扭环形计数器，IC182四位环形计数器，和分频模块构成的。
基于FPGA的计算器设计
基于FPGA的计算器设计基于FPGA（可编程逻辑门阵列）的计算器设计是一种使用FPGA开发板和硬件描述语言来实现的计算器。
它可以进行基本的数学运算，如加法、减法、乘法和除法等。
FPGA计算器不仅具有快速的运算速度和高度的可靠性，还具有较小的体积和低功耗。
FPGA计算器通常由输入、控制单元、运算单元和输出组成。
输入可以通过按钮、键盘或其他输入设备来实现。
控制单元负责解析输入并发出相应的控制信号。
运算单元是FPGA计算器的核心组件，它负责接收控制信号，并执行相应的运算操作。
输出单元将运算结果显示在计算器的屏幕上。
使用硬件描述语言（HDL）来实现FPGA计算器的设计可以提供高度的灵活性和可扩展性。
HDL允许开发人员通过编程方式定义逻辑门和电路功能，而不是通过物理硬件组件来实现。
这意味着开发人员可以根据需要添加新的运算功能，并且可以很容易地在FPGA计算器上进行修改和更新。
FPGA计算器可以通过对数据进行二进制表示来实现各种数学运算。
例如，加法可以通过将两个二进制数相加来实现。
具体实现可以使用查找表（Look-up Table）或全加器等组合逻辑电路来完成。
除法则比较复杂，通常需要使用除法算法来实现。
除了基本的数学运算，FPGA计算器还可以实现其他功能，如逻辑运算、位操作和存储器操作等。
逻辑运算可以用于实现条件语句和循环语句等流程控制功能。
位操作可以用于提取和修改数据的特定位。
存储器操作可以用于存储和读取数据。
基于FPGA的计算器设计有许多优点。
首先，FPGA计算器具有非常快的运算速度，比软件计算器更加高效。
其次，FPGA计算器具有较小的体积和低功耗，适合嵌入式系统或低功耗应用场景。
此外，由于FPGA计算器的硬件实现，它也具有较高的稳定性和可靠性。
然而，基于FPGA的计算器设计也存在一些挑战。
首先，硬件描述语言的学习成本较高，需要开发人员具备一定的硬件设计知识。
其次，FPGA 计算器的开发过程相对复杂，需要编写和调试大量的HDL代码。
【设计】基于FPGA的计算器设计毕业论文
【关键字】设计毕业设计（论文）题目: 基于FPGA 的计算器设计The design of calculator based on FPGA基于FPGA的计算器设计研究生：XX 指导老师：XX摘要本文介绍了一个简单计算器的设计，基于硬件描述语言VHDL采用了现场可编程逻辑器件FPGA进行设计，并在Altera公司的Quartus Ⅱ软件上实现仿真。
系统由键控模块、运算、保存模块和译码显示模块四个部分组成，计算部分为加法器、减法器、乘法器和除法器，保存部分需要3个保存器来实现：内部累加器（acc）、输入寄存器（reg）以及结果暂存器（ans）。
显示部分由四个七段译码管组成，分别来显示输入数字，输入部分采用外接键盘，外部的8个按键他们能以单键和组合键的形式完成0~9999之内的‘加’、‘减’、‘乘’、‘除’、‘符号变换’、‘保存数据’和‘读取数据’等七种功能运算其结构简单，易于实现。
关键词:FPGA；VHDL；计算器；设计The design of calculator based on FPGAGraduate Student: Dongdong Fan Supervisor: Shuxiang SongAbstractThis article describes the design of a simple calculator, the design uses Field Programmable Gate Array FPGA based on VHDL hardware description language to design and Altera's Quartus Ⅱ in software for emulation. This system is componented by the key control module, computing, storage and decoding display module of the four parts, the computing part include adder, subtractor, multiplier and divider,Storage part needs three memory to help achieved: internal accumulator (acc), input register (reg) as well as the results of registers (ans). Display part is made up four decoder of 7 sections, respectively to show the number of input. The 8 keys they can by single combined key forms to be completed addition, multiplication, division arithmetic operator and symbol transform,stored data and read seven function of operation within 0 to 9999 numbers.its structure is simple and easy to implement.Key words：FPGA; VHDL; calclute ; design目录第1章引言1.1 课程设计的目的与意义在人类学会交易的时候，计算也随之产生，而算盘作为计算最实用的工具存在了几千年。
环形计数器设计报告
环形计数器设计报告1. 引言环形计数器是一种用于计数的装置，它可以在指定范围内循环计数，实现自动计数和显示功能。
本报告将介绍我们设计的一种环形计数器的结构、原理和实现方法。
2. 设计目标我们的设计目标是实现一个可靠、高效的环形计数器，具有以下特点：- 可以在指定范围内循环计数，即当计数达到范围上限时，自动从下限开始重新计数。
- 支持单步计数和自动连续计数两种模式，用户可以根据需要选择。
- 提供显示功能，实时显示当前的计数值。
3. 设计方案3.1 硬件设计3.1.1 计数器模块我们使用一个计数器模块来实现计数功能。
该模块具有一个计数器寄存器和一个比较器。
计数器寄存器存储当前的计数值，比较器用于比较计数值与指定范围的上限和下限。
3.1.2 控制模块控制模块是环形计数器的核心部分，它根据用户的输入控制计数器的工作模式和计数方式。
控制模块包括一个模式选择器和一个计数器控制器。
模式选择器用于选择单步计数或自动连续计数模式。
计数器控制器根据模式选择器的输出，控制计数器模块的工作。
当选择单步计数模式时，计数器模块只在接收到一个计数信号时进行计数；当选择自动连续计数模式时，计数器模块会定期接收计数信号并进行计数。
3.1.3 显示模块显示模块用于显示计数值。
我们使用数码管作为显示器，通过控制模块的输出将计数值显示在数码管上。
3.2 软件设计我们使用Verilog语言对环形计数器进行建模和仿真。
通过编写适当的代码，实现计数器模块、控制模块和显示模块的功能。
4. 实现与测试我们使用EDA工具对设计的环形计数器进行验证。
通过仿真工具进行逻辑仿真，检查计数器模块、控制模块和显示模块的功能是否正常。
然后使用综合工具生成网表，通过布局与布线工具完成物理设计。
最后，通过验证工具对设计进行验证，确保计数器能够可靠地运行。
5. 结论我们成功设计并实现了一种功能完善的环形计数器。
该计数器具有可靠的计数功能、多种工作模式和实时显示功能，可以满足用户的需求。
基于FPGA的计算器设计
基于FPGA的计算器设计引言：FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种现场可编程门阵列，它能够被重新编程以适应不同的电路设计需求。
基于FPGA的计算器设计具有很大的灵活性和可扩展性，可以实现不同类型的计算功能。
本文将介绍基于FPGA的计算器设计的原理、实现方法和一些相关应用。
一、基本原理1.输入部分：用于输入待计算的数字和操作符。
2.各种算术和逻辑运算电路：根据输入的操作符和数字，进行相应的计算操作。
3.结果显示部分：用于显示计算的结果。
二、实现方法1.设计算术和逻辑运算电路：根据计算器的需求，设计加法、减法、乘法、除法等算术运算电路，同时还要设计逻辑运算电路，如与门、或门、非门等。
2.设计输入模块：通过按键或其他输入方式输入待计算的数字和操作符。
3.设计控制模块：根据输入的操作符，控制算术和逻辑运算电路的工作顺序和时序。
4.设计结果显示模块：将计算结果显示在数码管或LCD屏幕上。
三、设计思路及具体实现方法1.输入模块设计：可以采用按键输入方式，数字键用于输入待计算的数字，功能键用于输入操作符。
2.算术与逻辑运算电路设计：通过组合逻辑电路设计实现各种算术和逻辑运算，如加法电路、乘法电路等。
将输入信号与操作符信号传入相应的运算电路，经过计算后得到结果。
3.控制模块设计：根据输入的操作符，控制算术和逻辑运算电路的工作顺序和时序。
可以使用状态机或者组合逻辑电路实现。
4.结果显示模块设计：将计算结果显示在数码管或LCD屏幕上。
根据计算结果的位数设计相应的显示模块。
四、应用领域基于FPGA的计算器设计可以用于各种计算任务，包括科学计算、金融计算、矩阵计算等。
除了基本的四则运算，还可以实现复杂函数的计算，如三角函数、指数函数等。
FPGA计算器还可以应用于数字信号处理、图像处理等领域，用于实时计算和数据处理。
五、设计优势与局限性1.优势：（1）灵活性高：FPGA可编程性强，可以根据需要重新编程，实现各种不同类型的计算功能。
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基于FPGA的环形计数器设计
作者：段品凡郭昭利王彦博张哲曾健于海霞
来源：《电脑知识与技术》2019年第09期
摘要：设计一个能自启动的模8右移扭环形计数器和模4右移环形计数器，以Verilog语言进行程序编写，并设以FPGA应用设计为基础，使用Quartus Ⅱ进行仿真。
关键词：FPGA；Verilog；Quartus Ⅱ。
中图分类号：TP311 文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2019）09-0217-02
在信息化时代的今天，无论是工厂的生产，还是日常生活，自动化的程度越来越高，在许多场合，人，已不再是必须主角，而代替人类完成诸多工作的是高度自动化的设备，而其中关键的一环便是计数器。
1 原理
1.1 FPGA简介
以硬件描述语言（Verilog或VHDL）所完成的电路设计，可以经过简单的综合与布局，快速的烧录至 FPGA 上进行测试，是现代 IC设计验证的技术主流。
这些可编辑元件可以被用来实现一些基本的逻辑门电路（比如AND、OR、XOR、NOT）或者更复杂一些的组合功能比如解码器或数学方程式。
在大多數的FPGA里面，这些可编辑的元件里也包含记忆元件例如触发器（Flip-flop）或者其他更加完整的记忆块。
1.2 计数模块简介
此模块为本次设计的主模块，由两个小模块IC181模块（模8右移扭环形计数器模块）和IC182模块（模4右移环形计数器模块）组成，完成本设计的计数功能。
其中，扭环形计数器又称约翰逊计数器，它具有电路结构简单，工作速度快且循环码等优点，因而应用较广。
2 总体设计
2.1 总体框图
2.2 总体流程图
3 具体设计
（1）分别设计模8右移扭环形计数器和模4右移环形计数器。
（2）将两个计数器结合起来，形成可控的扭环形计数器和环形计数器。
（3）加入控制开关S，当S合上即高电平时，模8右移扭环形计数器工作，S断开，即低电平时，模4右移环形计数器工作。
（4）信号说明
输入信号：时钟信号CLK，模式转换信号S。
输出信号：环形计数器与扭环形计数器输出信号D1【3..0】
（5）计数器电路设计图，见图3
4 仿真
使用Quartus Ⅱ进行仿真，仿真图见图4.
5 验证
将程序下载至开发板，本次检测使用模8计数验证，将控制开关置1，红色流水灯依次点亮，随后依次熄灭。
，代表完成一次有效循环，即计数一次。
见图5.1-5.8
6 总结
本次设计将两个不同的自启计数器结合在一起进行使用，提升了使用上的可变性，能够完成多种不同场合的需求，在电路的设计过程中曾遇到些许难题，诸如连接线选择错误导致电路错误等，但最后在指导教师王颖女士的帮助下，皆一一解决，同时，本实验也是针对可编程逻辑器件FPGA及Verilog语言学习的一次验收性实验，经过对本实验的设计，对FPGA查缺补漏，强化了对FPGA设计的技巧。
参考文献：
[1] 邹道胜，朱如琪，陈赜.CPLD/FPGA与ASIC设计实践教程[M].2版.北京：科学出版社，2010.
【通联编辑：唐一东】。