verilog實驗報告---程超

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上西 安 郵 電 學(xué) 院基于Verilog的數(shù)字電路模擬實驗系部名稱：通信與信息工程學(xué)院學(xué)生姓名：張宏揚專業(yè)名稱：通信工程班 級：通工0809學(xué)號：（01）時間：2010年12月20號實驗題目 門級建模仿真實驗一、實驗內(nèi)容 設(shè)計的一個帶有清零的順序輸出結(jié)果的計數(shù)器，q從0計數(shù)到15二、技術(shù)規(guī)范1、 輸入引腳：reset,clk；輸出引腳：q。2、 功能：這時也個具有清零的計數(shù)器，從0到15輸出的。在其中用到了T觸發(fā)器和D觸發(fā)器來實現(xiàn)它的功能。三、實驗步驟1、在modulesim軟件中對設(shè)計模塊和驗證模塊進(jìn)行書寫和編譯；2、對編譯好的模塊進(jìn)行仿真。四、源代碼:/脈動進(jìn)位計

2、數(shù)器頂層模塊module ripple_carry_counter(q,clk,reset);output 3:0q;input clk,reset;/生成了4個T觸發(fā)器（T_FF）的實例，每個都有自己的名字T_FF tff0(q0,clk,reset);T_FF tff1(q1,q0,reset);T_FF tff2(q2,q1,reset);T_FF tff3(q3,q2,reset);endmodule/觸發(fā)器T_FFmodule T_FF(q,clk,reset);output q;input clk,reset;wire d;D_FF dff0(q,d,clk,reset);not

3、n1(d,q); /非門(not)是Verilog語言的內(nèi)置原語部件(primitive)endmodule/D觸發(fā)器(D_FF)/帶異步復(fù)位的D觸發(fā)器(D_FF)module D_FF(q,d,clk,reset);output q;input d,clk,reset;reg q;/可以有許多種新結(jié)構(gòu)，不考慮這些結(jié)構(gòu)的功能，只需要注意設(shè)計塊是如何以自頂向下的方式編寫的always (posedge reset or negedge clk)if (reset) q= 1b0;else q= d;endmodulemodule stimulus;reg clk;reg reset;wire 3

4、:0q;/引用已經(jīng)設(shè)計好的模塊實例ripple_carry_counter r1(q,clk,reset);/控制驅(qū)動設(shè)計塊的時鐘信號，時鐘周期為10個時間單位initialclk = 1b0; /把clk設(shè)置為0always #5 clk = clk; /每5個時間單位時鐘翻轉(zhuǎn)一次/控制驅(qū)動設(shè)計塊的reset信號initialbegin reset = 1b1; #15 reset = 1b0; #180 reset = 1b1; #10 reset = 1b0; #20 $finish; /終止仿真end/監(jiān)視輸出initial $monitor($time, Output q = %d,

5、q);endmodule五、仿真結(jié)果及分析ClkReset013241501201q3:0仿真輸出結(jié)果： 0 Output q = 0 20 Output q = 1 30 Output q = 2 40 Output q = 3 50 Output q = 4 60 Output q = 5 70 Output q = 6 80 Output q = 7 90 Output q = 8 100 Output q = 9 110 Output q = 10 120 Output q = 11 130 Output q =12 140 Output q = 13 150 Output q =14

6、 160 Output q =15 170 Output q = 0 180 Output q = 1190 Output q = 2195 Output q = 0210 Output q = 1220 Output q = 2實驗題目 RS鎖存器一、實驗內(nèi)容帶有延遲的RS鎖存器，寫出其帶有延遲的Verilog門級描述。編寫其激勵模塊，根據(jù)下面的輸入-輸出關(guān)系表對其功能進(jìn)行驗證。setresetQn+100Qn01010111?在設(shè)計完成后，寫出激勵模塊對其進(jìn)行仿真。二、技術(shù)規(guī)范1、 輸入引腳：reset,set；輸出引腳： q,qbar,out。2、 功能：這是具有延遲的RS鎖存器。Res

7、et為置位端，set為置零端。三、實驗步驟1、在modulesim軟件中對設(shè)計模塊和驗證模塊進(jìn)行書寫和編譯；2、對編譯好的模塊進(jìn)行仿真。四、源代碼:RS鎖存器1. 設(shè)計模塊：module SR_lach(q,qbar,reset,set); output q,qbar; input reset,set; nand #1(q,reset,qbar); nand #1(qbar,set,q);endmodule 2. 驗證模塊：module Top; wire Q,Qbar; reg Reset,Set; SR_latch (.reset(Reset),.q(Q),.qbar(Qbar),.set

8、(Set); initial begin $monitor($time,Set=%b,Reset=%b,Q=%bn,Set,Reset,Q); Set=0;Reset=0; #5 Reset=1; #5 Reset=0; #5 Set=1; #5 $finish; endendmodule五、仿真結(jié)果及分析RS鎖存器實驗題目: 兩個四位二進(jìn)制的比較器一、實驗內(nèi)容大小比較器的功能是比較兩個數(shù)之間的關(guān)系：大于、小于或等于。一個四位大小比較器的輸入是兩個四位數(shù)A和B。我們可以將它們寫成下面的形式，最左邊的位為最高有效位：A =A(3) A(2) A(1) A(0)B =B(3) B(2) B(1)

9、B(0)兩個數(shù)的比較可以從最高有效位開始，逐位進(jìn)行。如果兩個位不相等，則該位值為0的數(shù)為較小的數(shù)。為了用邏輯等式實現(xiàn)這個功能，我們需要定義一個中間變量x。注意下面實現(xiàn)的是同或（xnor）的功能。x (i) = A(i) B (i) + A (i) B (i) 大小比較器的三個輸出為：A_gt_B，A_lt_B和A_eq_B。其計算公式為：A_gt_B = A(3) B(3) + x(3) A(2) B(2) + x(3) x(2) A(1) B(1) + x(3) x(2) x(1) A(0) B(0)A_lt_B = A(3) B(3) + x(3) A(2) B(2) + x(3) x(2

10、) A(1) B(1) + x(3) x(2) x(1) A(0) B(0)A_eq_B = x (3) x (2) x (1) x (0)寫出模塊magnitude_comparator的Verilog描述。寫出激勵模塊并在模塊中實例引用magnitude_ comparator模塊。選擇A和B的幾種組合，對模塊的功能進(jìn)行測試。二、實驗步驟1、在modulesim軟件中對設(shè)計模塊和驗證模塊進(jìn)行書寫和編譯；2、對編譯好的模塊進(jìn)行仿真。三、源代碼:module stimulus;reg 3:0 A_out,B_out;wire F1,F2,F3;magnitude_comparator sti(

11、A_out,B_out,F1,F2,F3);initialbegin # 0 A_out=4d0; B_out=4d1; # 10 A_out=4d2; B_out=4d2; # 10 A_out=4d5; B_out=4d1; # 10 A_out=4d15; B_out=4d10; # 10 A_out=4d10; B_out=4d3; # 10 A_out=4d6; B_out=4d6; # 10 A_out=4d8; B_out=4d14; # 10 A_out=4d12; B_out=4d12; # 20 $finish;endinitial begin $monitor($time

12、,A=%b,B=%b,A_gt_B=%d,A_it_B=%d,A_eq_B=%d,A_out,B_out,F1,F2,F3); endendmodule激勵塊:module magnitude_comparator(A,B,A_gt_B,A_it_B,A_eq_B);input 3:0 A,B;output A_gt_B,A_it_B,A_eq_B;wire 3:0 X;assign X0=(A0&B0) | (A0&B0), X1=(A1&B1) | (A1&B1), X2=(A2&B2) | (A2&B2), X3=(A3&B3) | (A3&B3);assign A_gt_B=(A3&B

13、3) | (X3&A2&B2) | (X3&X2&A1&B1) | (X3&X2&X1&A0&B0), A_it_B=(A3&B3) | (X3&A2&B2) | (X3&X2&A1&B1) | (X3&X2&X1&A0&B0), A_eq_B=X3&X2&X1&X0;endmodule四、仿真結(jié)果及分析實驗題目：使用JK觸發(fā)器設(shè)計一個計數(shù)器一、 實驗內(nèi)容：一個同步計數(shù)器可以使用主從JK觸發(fā)器來設(shè)計。設(shè)計一個同步計數(shù)器，其邏輯圖和JK觸發(fā)器的邏輯圖如書中圖所示。清零信號clear低電平有效，輸入數(shù)據(jù)在時鐘信號clock的上升沿被鎖存，觸發(fā)器在clock的下降沿輸出；當(dāng)count_enable信

14、號為低電平時停止計數(shù)。寫出同步計數(shù)器的Verilog描述和激勵模塊，在激勵模塊中使用clear和count_enable對計數(shù)器進(jìn)行測試，并顯示輸出計數(shù)Q3:0。二、 技術(shù)規(guī)范：本次試驗中共有三個模塊，分別是JK主從觸發(fā)器設(shè)計模塊，計數(shù)器設(shè)計模塊及激勵模塊。對于JK觸發(fā)器，共有四個輸入端（j,k,clear,clock），兩個輸出端（q,qbar）,根據(jù)其實際電路結(jié)構(gòu)做出相應(yīng)的設(shè)計；對于計數(shù)器模塊，有三個輸入端（clear,clock,counter_clock）,四個輸出（Q3:0）,使用的是四個JK觸發(fā)器和門電路組合，采用同步清零和同步脈沖構(gòu)成四位同步計數(shù)器；激勵模塊中根據(jù)技術(shù)模塊輸入端口

15、進(jìn)行相關(guān)賦值以便進(jìn)行仿真觀察；三、實驗步驟：1在modulesim軟件中使用數(shù)據(jù)流建模進(jìn)行四位計數(shù)器設(shè)計及輸入；2.進(jìn)行編譯及仿真。四、 源代碼：JK觸發(fā)器模塊：module m_c_jkff(q,qbar,J,K,clear,clock);output q,qbar;input J,K,clear,clock;wire a,b,c,d,y,ybar,cbar;assign cbar=clock;assign #1 a=(J & qbar & clock & clear), b=(K & q & clock), y=(a & ybar), ybar=(y & b & clear), c=(y

16、& cbar), d=(ybar & cbar);assign #1 q=(c & qbar);assign #1 qbar=(d & clear & q); endmodule計數(shù)器模塊：module four_count_ff(Q,clear,clock,count_enable);output 3:0 Q;input clear,clock,count_enable;wire a1,a2,a3;assign a1=count_enable & Q0, a2=a1&Q1, a3=a2&Q2; m_c_jkff m1(Q0,count_enable,count_enable,clear,clock); m_c_jkff m2(Q1,a1,a1,clear,clock); m_c_jkff m3(Q2,a2,a2,clear,clock); m_c_jkff m4(Q3,a3,a3,clear,clock); endmodule激勵模塊:module stimulus;reg clock,clear,count_enable; wire 3:0 Q; initial $monitor($time,Count Q = %b Clear = %b,Q3:0,clear); four_count_ff f1(Q,clear,clock,count_enable);i