【USTC】verilog 习题练习 46-50

46 上升沿检测

题目描述

在实际应用中，我们经常需要对某个信号的边沿进行检测，并以此作为后续动作的触发信号（例如电脑键盘的某个按键被按下或者被松开，在电路中则对应的是电平的变化）。
设计一个电路，包含clk信号、1bit输入信号in和1bit输出信号out，当in信号从0变为1时（相对于clk，该信号变化频率很慢），out信号在in信号上升沿附近输出1个时钟周期的高电平脉冲，其余时刻都为0，如下图所示

提示：如果在top_module中定义了reg，且out的结果与reg相关，可以想象，在仿真的开始阶段，reg的值是未定义的，那么out的波形也是未定义的，为了避免此情况的error, 可以使用initial初始化这些reg, 使初始的out 为0

输入格式

时钟clk, 被检测信号1bit in

输出格式

检测结果 1bit out

module top_module(
    input clk,
    input in,
    output out);
	
reg q1,q2;
assign out = q1 & ~q2;
initial
    begin
        q1 =0;
        q2 =0;
    end

always @(posedge clk) begin
    q2 <= q1;
    q1 <= in;
end
endmodule

47 双边沿检测

题目描述

根据上升沿检测的思路，设计一双边沿检测电路，即在输入信号的上升沿和下降沿附近时刻，各输出一个高电平脉冲，如下图所示

输入格式

1位时钟信号clk和1位输入信号in

输出格式

一位信号out

module top_module (
    input clk,
    input in,
    output out
);
	reg q1,q2;
    assign out = (q1&~q2)|(~q1&q2);
    
    always @(posedge clk) begin
           q2 <= q1;
           q1 <= in;
    end
endmodule

48 计数器

题目描述

计数器是一种比较简单且常用的时序逻辑电路，下面电路图是一个从0到15循环计数的累加计数器，每个时钟的上升沿计数值加一，采用异步复位方式，高电平有效，复位值为0，该电路是由一个4bit加法器和一个4bit寄存器构成，波形如下所示。

试编写Verilog代码，完成上述电路功能。

输入格式

时钟clk，异步复位信号reset

输出格式

4位的计时器q

注意：这题需要clk和reset判断

module top_module (
    input clk,
    input reset,      // 异步复位，高电平有效，复位值为0
    output reg [3:0] q);
	
    // your code
    always @(posedge clk or posedge reset) begin
        if(reset)
            q <= 0;
        else
            q <= q+1;

    end
    
endmodule

49 十进制计数器

题目描述

设计一个十进制计数器电路，从1到10循环计数，采用同步复位方式，高电平有效，复位值为1，如下面波形图所示

输入格式

一位线网型变量clk，时钟信号； 一位线网型变量rst，复位信号

输出格式

三位寄存器信号q， 计数器结果

module top_module (
    input 				clk		,	//时钟信号
    input 				reset	,   //同步高电平有效复位信号
    output reg 	[3:0] 	q			//计数结果
);
// 请用户在下方编辑代码
    always @(posedge clk) begin
        if(reset)
            q <= 1;
        else if( q==4'd10)
            q <= 1;
        else
            q <= q+1;
    end

//用户编辑到此为止 
endmodule

50 带使能的计数器

题目描述

创建一带有使能信号的递减计数器，当使能信号有效（高电平）时，从15到5循环递减计数，每个周期减1，使能信号无效时，计数值保持不变，电路采用同步复位方式，高电平有效，复位值为5，电路结构如下图所示

输入格式

时钟信号clk, 同步复位信号reset, 使能信号en

输出格式

4bit计数信号q

module top_module(
    input clk,
    input reset,
    input en,
  	output reg [3:0]q);

    always @(posedge clk) begin
        if(reset)
            q <= 5; //高电平有效，复位值为5
        else if(en)
            if( q <= 5)  // q=5 时
                q <= 15;   // q重新赋值15
            else
                q <= q - 1;   //否则，每次q减1
        else 
            q <= q;
    end
endmodule