verlilog语言实现十进制计数器

姓名：杨汉雄

学号：19011210569

【嵌牛导读】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。 Verilog HDL和VHDL是世界上最流行的两种硬件描述语言，都是在20世纪80年代中期开发出来的。前者由Gateway Design Automation公司开发。两种HDL均为IEEE标准。

【嵌牛正文】

        Quartus II 是Alter的综合性CPLD/FPGA开发软件，原理图、VHDL、VerilogHDL以及AHDL（Altera Hardware 支持Description Language）等多种设计输入形式，内嵌自有的综合器以及仿真器，可以完成从设计输入到硬件配置的完整PLD设计流程。本次实验使用verlilog语言在quatusII的环境下实现十进制计数器。

        计数器是数字电路中最常见的模组单元，其功能是，当时钟的上升沿或下降沿到来时，内部的状态寄存器状态加一，当状态寄存器达到指定状态时，状态寄存器清零，输出进位信号。当我们使用0-9是个十进制数来表示寄存器状态时，其成为10进制计数器。计数器在数字系统中主要是对脉冲的个数进行计数，以实现测量、计数和控制的功能，同时兼有分频功能。计数器在数字系统中应用广泛，如在电子计算机的控制器中对指令地址进行计数。

十进制计数器状态表

        计数器的设计属于同步时序电路的设计范畴，传统同步时序逻辑电路的设计中需要对时序电路的输入、输出、状态、进行抽象及逻辑赋值，得到一个反映时序问题的状态转换图。对状态转换图进行化简优化，去掉重复状态，检查自启动特性，得到最简状态转移图，然后根据状态转移图确定状态方程，根据状态方程选择所需要的寄存器，最后在这些寄存器中实现电路连接方可实现。而使用verlilog语言实现时，我们只需要抽象出最原始的状态图，在逻辑功能上对其进行编程，编译器及EDA软件即可为我们生成最优的电路结构。

十进制计数器verlilog程序

        在QuartusII创建一个WVF文件，设置仿真器参数：将仿真器的仿真结束时间设定为 1s，仿真时间步长设定为 10ms；输入信号 clk为二进制类型，输出信号 y 为无符号十进制类型，cout 为二进制类型；输入信号 clk 为 10ms 周期的时钟信号。

十进制计数器的波形及仿真图

        可以看出，每个时钟到来时十进制计数器状态输出加一，每十个时钟到来时进位输出一个持续时间为1个时钟周期的进位高电平后，状态寄存器置0。通过把两个十进制计数器级联，可以形成一个百进制计数器，若在计数器的编写中加入同步复位或异步复位端口，可实现100以内任意数字的计数功能。