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简单的时序逻辑电路的设计实验

简单的时序逻辑电路的设计实验

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  1).移位寄存器简介   上图为4位串行输入、并行输出移位寄存器逻辑电路。DATA为数据输入端;DO—D3为数据输出端;CLK为时钟信号,上升沿触发;CLRB为清零信号,下降沿触发。表5为移位寄存器真值表。

  2).移位寄存器的设计以设计4位串行输入、并行输出移位寄存器为例。在D盘中先建立一个文件名为SHIFT4的文件夹,然后建立一个SHIFT4的新项目,输  入以下的源代码并保存为SHIFT4.V。

    module SHIFT4 (CLRB,CLK,DATA,

  Q);∥模块声明及输入输出端口列表

    input CLRB,CLK,DATA;

    ∥定义输入端口

    output[3:O]Q:

    ∥定义输出端口

    reg [3:O]Q:

  ∥定义Q为寄存器类型的4位变量

    ∥每当CLK产生上升沿或CLRB产

  生下降沿时,执行一遍begin_end块内的

  语句

    always @(posedge CLK or negedge

  CLRB)

    begin

    //begin_end块开始

    if(!CLRB)Q<=O;

  ∥如果CLRB为低电平,Q输出0(非阻塞

  赋值)

    else    ∥否

  则

    begin

    Q<=Q<<1:    ∥Q

  左移一位后输出(非阻塞赋值)

    Q[O]<=DATA;    ∥0[0]输出

  DATA的电平

    end

    end    ∥begin_end

块结束

    endmodule    ∥模块结束

  源代码输入完成后,我们将器件选择  为EPM7128SLC84-15。引脚分配需要参  考MCU&CPLD DEMO试验板的电路原  理,这里的引脚分配见下表。

引脚名     引脚号     输入或输出   板上丝印符号     CLRB     1     Input     GCLR     CLK     2     Input     GCLK2     DATA     44     Input     SO     Q3     29     Output     LED3     Q2     30     Output     LED2     Q1     31     Output     LED1     Q0     33     Output     LEDO

器件编译通过  后,可进行仿真,仿真终止时间( End  Time)设为100 μ s,DATA信号半周期设  为7μs,时钟信号(CLK)半周期设为 2μs,复位信号(CLRB)前5μs为低电  平,之后为高电平。

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上图为4位串行输入、  并行输出移位寄存器在Quartus Ⅱ集成开  发软件中的仿真波形。接下来进行*.pof  至*.jed的文件转换,最后将*.jed文件下载到ATF1508AS芯片中。

  在MCU&CPLD DEMO试验板上,按  动一下GCLR键使移位寄存器清零,这时LED3~LEDO全亮。置S0为高电平(开关拨上时为低电平,拨下时为高电平),然后按动GCLK2键。可以看到,LEDO~LED4逐个熄灭(移位输出为高电平),状态和下表(4位串行输入、并行输出移位寄存器真值表)完全吻合。78

  4.计数器计数器是一种能够将输入的时钟脉冲记忆下来的数字电路。在数字系统中,计数器是一种使用很广泛的器件,它不仅能够记忆输入的时钟脉冲,还可实现分频、定时、产生同步脉冲及脉冲分配等。计数器的分类有好多种,以下是常见的几种分类方法。

  1.按计数的进制分可分为二进制计数器、十进制计数器、任意进制计数器。

  2.按计数的加或减可分为加法计数器、减法计数器、可逆(可加也可减)计数器。

  3.按计数时触发器的翻转是否同步可分为同步计数器、异步计数器。

  1).4位二进制异步加法计数器简介  上 图为4位二进制异步加法计数器逻辑电路,时钟输入端为CLK,上升沿触发:CLRB为清零端,下降沿触发;输出端矧Q0~Q3。下表为4位二进制异步加法计数器真值表。

    2).4位二进制异步加法计数器的设计在D盘中先建立一个文件名为CNT4的文件夹,然后建立一个CNT4的新项目,输入以下的源代码并保存为CNT4.V。

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  源代码输入完成后,我们将器件选择为EPM7128SLC84-150引脚分配需要参考MCU&CPLDDEMO试验板的电路原理,这里的引脚分配见下表。

引脚名 引脚号 输入或输出 板上丝印符  CLRB  1  Input  GCLR  CLK  2  Input  GCLK2  Q3  29  Output  LED3  Q2  30  Output  LED2  Q1  31  Output  LEDI  Q0  33  Output  LEDO

4为二进制异步加法计数器引脚分配图

器件编译通过后,可进行仿真,仿真终止时间(EndTime)设为100μs,时钟信号(CLK)半周期设为2μs,复位信号(CLRB)前5μs为低电平,之后为高电平。图8为4位二迸制异步加法计数器在QuartusⅡ集成开发软件中的仿真波形。接下来进行*.pof至*.jed的文件转换,最后将*.jed文件下载到ATF1508AS芯片中。

  在MCU&CPLDDEMO试验板上,按动GCLK2键。可以看到,LED3—LEDO的输出状态符合4位二进制异步加法计数器真值表(下表)。

输入     输出 说明 CLRB CLK脉冲次数↑   DATA     Q3     Q2     Q1     1     O     0     O     0     0 加法计数     1     1     0     0     0     1     1     2     0     0     1     0     1     3     0     0     1     1     1     4     0     1     0     0     1     5     0     1     0     1     1     6     0     1     1     0     1     7     0     1     1     1     1     8     1     0     0     0     1     9     1     0     0     1     1     10     1     0     1     0     1     11     1     0     1     1     1     12     1     1     0     0     1     13     1     1     O     1     1     14     1     1     1     0     1     15     1     1     1     1     1     16     0     0     0     0     1     ×     0     0     0     0   清零 4位二进制异步加法计数器真值表  

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