計算機組成原理4位二制計數(shù)器實驗報告

計算機組成原理實驗一

4位二進制計數(shù)器實驗

姓名：李云弟 學號:1205110115 網(wǎng)工1201

【實驗環(huán)境】

1. Windows 2000 或 Windows XP

2. QuartusII9.1 sp2、DE2-115計算機組成原理教學實驗系統(tǒng)一臺，排線若干。

【實驗目的】

1、熟悉VHDL語言的編寫。 2、驗證計數(shù)器的計數(shù)功能。

【實驗要求】

本實驗要求設計一個4位二進制計數(shù)器。要求在時鐘脈沖的作用下，完成計數(shù)功能，能在輸出端看到0-9，A-F的數(shù)據(jù)顯示。(其次要求下載到實驗版實現(xiàn)顯示)

【實驗原理】

計數(shù)器是一種用來實現(xiàn)計數(shù)功能的時序部件，計數(shù)器在數(shù)字系統(tǒng)中主要是對脈沖的個數(shù)進行計數(shù)，以實現(xiàn)測量、計數(shù)和控制的功能，同時兼有分頻功能。計數(shù)器由基本的計數(shù)單元和一些控制門所組成，計數(shù)單元則由一系列具有存儲信息功能的各類觸發(fā)器構成，這些觸發(fā)器有RS觸發(fā)器、T觸發(fā)器、D觸發(fā)器及JK觸發(fā)器等。計數(shù)器在數(shù)字系統(tǒng)中應用廣泛，如在電子計算機的控制器中對指令地址進行計數(shù)，以便順序取出下一條指令，在運算器中作乘法、除法運算時記下加法、減法次數(shù)，又如在數(shù)字儀器中對脈沖的計數(shù)等等。

計數(shù)器按計數(shù)進制不同，可分為二進制計數(shù)器、十進制計數(shù)器、其他進制計數(shù)器和可變進制計數(shù)器，若按計數(shù)單元中各觸發(fā)器所接收計數(shù)脈沖和翻轉順序或計數(shù)功能來劃分，則有異步計數(shù)器和同步計數(shù)器兩大類，以及加法計數(shù)器、減法計數(shù)器、加/減計數(shù)器等，如按預置和清除方式來分，則有并行預置、直接預置、異步清除和同步清除等差別，按權碼來分，則有“8421”碼，“5421”碼、余“3”碼等計數(shù)器，按集成度來分，有單、雙位計數(shù)器等等，其最基本的分類如下：

計數(shù)器的種類

下面對同步二進制加法計數(shù)器 同步計數(shù)器中，所有觸發(fā)器的CP端是相連的，CP的每一個觸發(fā)沿都會使所有的觸發(fā)器狀態(tài)更新。因此不能使用T′觸發(fā)器。應控制觸發(fā)器的輸入端，即將觸發(fā)器接成T觸發(fā)器。只有當?shù)臀幌蚋呶贿M位時(即低位全1時再加1)，令高位觸發(fā)器的T=1，觸發(fā)器翻轉，計數(shù)加1。

由JK觸發(fā)器組成的4位同步二進制加法計數(shù)器用下降沿觸發(fā)。下面分析它的工作原理。

本實驗中要求用VHDL語言設計同步4位二進制計數(shù)器，令其上升沿觸發(fā)。

【實驗步驟】

1.1 頂層VHDL文件設計

1.1.1 創(chuàng)建工程和編輯設計文件

首先建立工作庫，以便設計工程項目的存儲。任何一項設計都是一項工程(Project)，都必須首先為此工程建立一個放置與此工程相關的所有文件的文件夾，此文件夾將被EDA軟件默認為工作庫(Work Library)。

在建立了文件夾后就可以將設計文件通過QuartusII的文本編輯器編輯并存盤，詳細步驟如下：

首先新建一個文件夾。利用資源管理器，新建一個文件夾,如：d : \li1 。注意，文件夾名不能用中文。

1、創(chuàng)建一個工程

、雙擊桌面上的圖標 ，打開Quartus II 軟件。

(2)、再開始建立新項目工程。點擊：【File】菜單，選擇下拉列表中的【New Project Wizard...】命令，打開建立新項目工程的向導對話框。

點擊next.

(3)出現(xiàn)對話框，讓你選擇項目工程保存位置、定義項目工程名稱以及設計文件頂層實體名稱。如圖：

第一欄選擇項目工程保存的位置，方法是點擊 按鈕，選擇到剛才我們在第一步建立的文件夾。

第二欄用于指定項目工程名稱。項目名可以取任意名字，也可以直接用頂層文件名作為項目名(建議使用)。第三欄用于指定頂層文件的實體名稱。軟件會默認為與之前建立的項目工程名稱一致。沒有特別需要，我們一般選擇軟件的默認，不必特意去修改。需要注意的是：以上名稱的命名中不能出現(xiàn)中文字符，否則軟件的后續(xù)工作會出錯。

完成以上命名工作后，點擊Next，進入下一步。

(4)這一步的工作是讓你將之前已經(jīng)設計好的工程文件添加到本項目工程里來，我們之前若沒有設計好的文件，就不用理它，跳過這一步，直接點Next，再進入下一步。如下圖對話框：

(5)這一步的工作是讓你選擇好設計文件下載所需要的可編程芯片的型號，實驗中我們所用的實驗平臺是DE2-115開發(fā)板，因此我們選擇Cyclone IV E,EP4CE115F29C7。

點擊Next，進入下一步。如下圖對話框：

(6)這一步是讓你選擇第三方開發(fā)工具，我不需要，直接點擊Next，進入下一步。出現(xiàn)下圖頁面

(7)以上頁面顯示剛才我

總結

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