实验二 基于HDL十进制计数器设计指导书.docx

实验二的目的是让学生掌握基于硬件描述语言（HDL）的数字电路设计，特别是使用Verilog HDL进行描述。实验的核心是设计一个具有异步复位和同步使能功能的十进制计数器，该计数器的计数结果能够通过七段数码管或发光二极管显示。此实验不仅涉及基本的逻辑门和触发器，还要求学生理解和应用组合逻辑和时序逻辑电路设计。 实验原理部分介绍了设计内容，包括一个具有异步清零和同步使能的十进制计数器，其输出连接到七段数码管以显示计数值。计数器需要在每个时钟上升沿检测到计数值为9时重置，并将进位信息传递出去。设计中需要注意避免多重赋值问题，这是Verilog编程的一个关键点，因为它可能导致不确定的行为。 系统模块分为三个主要部分：十进制计数器模块、数码管驱动模块和消抖模块。计数器模块接收时钟、复位和使能信号，输出计数值和进位信号。数码管驱动模块则根据输入的计数值驱动七段数码管显示相应的数字。消抖模块用于处理来自物理按键的抖动，确保输入信号的稳定性。 消抖模块由电平检查和延时模块组成，前者检测按键状态并产生短暂的高电平信号，后者则通过延迟机制确保按键操作的稳定性。实验资料会提供消抖模块的源代码，但学生无需深入理解其具体实现，只需要知道如何使用即可。 实验设备主要包括计算机、Spartan 3E-Starter开发板、USB连接线、电源以及七段数码管电路模块。使用的软件工具是ISE Foundation 10.1，这是一个集成的开发环境，用于设计、仿真和实现FPGA（现场可编程门阵列）项目。 实验内容除了基本的计数器设计外，还包括了扩展任务，如实现四位一体数码管的动态扫描显示，以及从0到9999的循环计数，这将提高学生对数字系统设计的综合能力。 这个实验旨在通过实际操作让学习者掌握数字电路设计的基本概念，熟悉Verilog HDL的语法和逻辑，以及使用ISE工具进行设计流程。同时，它也引入了实际电子系统中的常见问题，如按键抖动的处理，以增强学生解决实际问题的能力。