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1、 4 4 位同步二进制加法计数器位同步二进制加法计数器一、实验目的一、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+Plus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+Plus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、实验设备二、实验设备软件操作系统：Windows 2000EDA软件：MAX+plus II 10.2硬件EDA实验箱：革新 EDAPRO/240H三、实验原理三、实验原理1.1.
2、设计分析设计分析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.VHDL2.VHDL 源程序源程序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
3、);end cnt4e;architecture one of cnt4e isbeginprocess(clk,clr)beginif clkevent and clk=1thenif clr=1thenif 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“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
4、成工程。2.2.编译设计图形文件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：说明：其中其中 clrclr是复位信号，是复位信号，clkclk 是时钟信号，是时钟信号，上升沿是有效边沿。上升沿是有效边沿。coco 是进位输出信号，是进位输出信号，cnt3.0cnt3.0是是 4 4 位二进制输出信号位二进制输出信号3.3.功能仿真功能仿真(1)建立波形执行“File”“New”命令，弹出编辑文件类型对话框，选择
5、“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4.4.引脚锁定引脚锁定(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
6、“assign”-“pinlocationchip”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
7、信息编入编程下载文件中。5.5.时序仿真时序仿真执行 MAX+plus II”Simulator”命令。6.6.编程下载、硬件调试编程下载、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、实验结论五、实验结论输入clrclk输出cocnt3cnt2cnt1cnt0110上 升沿 到来上 升沿 到来00000000011000101上 升沿 到来下 降沿 到来上 升沿 到来。上 升沿 到来。00011000011000000。1。1。1。1。1。1。实验所得结果和波形仿真的值一样，即说明结果正确。