数字逻辑试验报告-Verilog时序逻辑设计.docx

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1、色孑科旌大学实验报告学生姓名：任彦璟学号：2015040101018指导教师：吉家成米源王华一、实验项目名称：VeriIog时序逻辑设计二、实验目的：掌握边沿D触发器74x74、同步计数器74x163、4位通用移位寄存器74x194,的工作原理。设计移位寄存器74x194设计3位最大序列长度线性反馈移位寄存器(LFSR：1.inearFeedbackShiftRegister)计数器。设计同步计数器74x163O三、实验内容：1 .设计边沿D触发器74x74。2 .设计通用移位寄存器74xl94o3 .采用1片74x194和其它小规模逻辑门设计3位LFSR计数器。4 .设计4位同步计数器74x

2、163。四、实验原理:CLRLcueaoCLR.LSiRlN74x194逻辑电路图74x163逻辑电路图上图的设计可以采用门级描述，也可以采用教材数字设计一原理与实践（第4版）第525页的表8-20中的行为描述五、实验器材（设备、元器件）：PC机、WindowsXP、Anvyl或Nexys3开发板、XilinxISE具、DigilentAdept下载工具。14.7开发工六、实验步骤：实验步骤包括：建立新工程，设计代码与输入，设计测试文件，设置仿真，查看波形，约束与实现、生成流代码与下载调试。七、关键源代modulevr7474(CLK,D,PR_LCLR_L,Q,QN);码及波形图:input

3、CLKzD,PR_L,CLR.L;outputQ,QN;1.D触发器的Verilog代码源码如下wirewl,w2zw3zw4;nand(wl,PR_L,w2,w4);nand(w2zCLR_L,wl,CLK);nand(w3zw2,CLK1w4);nand(w42CLR_Lw3,D);nand(Q,PR_Lw2,QN);nand(QN,Q1w3,CLR_L);endmoduleCLR.L= 1;D = 0;# 4D = 1;# 2 D = 0;# 8 D = 0;# 2D = 1;# 13CLR.L = 0;# 10CLR.L = 1;# 10 PR_L = 0;# 5 D=0；# 10 P

4、R_L= 1; endalways begin# 5 CLK = -CLK; endendmodulemodulevr7474-tb;InputsregCLK;regD;regPR_L;regCLR_L;OutputswireQ;wireQN;/InstantiatetheUnitUnderTest(UUT)vr74x74t(.CLK(CLK)1.D(D),.PR_L(PR_L),.CLR_L(CLR_L),.Q(Q),.QN(QN)initialbeginCLK=0;PR_L=1;仿真结果如下图所示检查输入输出关系，设计无误。2.4位通用移位寄存器74x194源码如下:moduleVr74x

5、l94(CLK,CLR_L,LIN,RIN,SLSOABCD,QA1QB1QC1QD);inputCLKcLFLLIJNRIN61.，SQABQD;outputQA1QB1QC1QD;wireCLK.D;wireCLR_L_D;wireS1_L,S1_H;wireSO_L,SO_H;wireQAN1QBNtQCNjQDN;wirewlw2,w3.w4zw5,w6,w7w8,w9wl;wirewll,wl2,wl3,wl4zwl51wl6wl7,wl8,wl9,w20;buf(CLK_D,CLK);buf(CLR_L_D,CLR_L);not(ml,SI);not(mO,SO);and(nl,S

6、O,ml,RIN);and(n2,S0,S,A);and(n3,mO,ml,QA);and(n5,S0,mLQA);and(n6,S0,SI,B);and(n7,mO,ml,QB);and(n8,mO,SLQC);and(9,S0,ml,QB);and(nlO,SO,SI,C);and(nll,mO,mLQC);and(nl2mO,SIQD);and(nl3,S0,mLQC);and(nl4,S0,SI,D);and(nl5,mO,ml,QD);and(nl6,mO,SI,LIN);or(pl,nln2,n3,4);or(p2,n5116n7,n8);or(p3,n9,nl01nll,nl2)

7、;Or(p4,nl3,nl4,nl5,nl6);vr7474ql(CLK_D,pl：bl,CLR_L_D,QA,QAN);vr74x74q2(CLK_D,p2,lbl,CLR_L_RQB,QBN);vr74x74q3(CLK_D,p3jb3,CLR_L_D,QWQCN);vr74x74q4(CLK_D,p4,Db4,CLR_L_D,QD,QDN);endmodule测试文件：modulevr74xl94_tb;11InputsregCLK;regCLR_L;regLIN;regRIN;regSI;regSO;regA;regB;regC;regD;/OutputswireQA;wireQB;w

8、ireQC;wireQD;/InstantiatetheUnitUnderTest(UUT)Vr74l94ut(.CLK(CLK)z.CLR_L(CLR_L),.LIN(LIN),.BIN(RIN),.S1(S1),.SO(SO),A（八）,C(C),.D(D)t,QA(QA),.QB(QB)1.QC(QC)1,QD(QD);initialbegin/InitializeInputsCLK=0;CLR.L=0;1.IN=O;SI=O;SO=O;A=O;B=O;C=0;D=0;/Wait100nsforglobalresettofinish#100;/AddstimulushereCLR.L=1

9、;SI=0;S0=0;#100;SI=0;S0=l;RIN=1#100;SI=I;S0=l;A=0;B=0;C=0;D=0;#100;SI=I;S0=0;1.IN=1:#100;SI=I;S0=l;A=I;B=I；c=l;D=I;Endalwaysbegin-CLK;#5CLK=endendmodule仿真结果如下图所示检验输入输出结果正常，设计无误。3.3位LFSR计数器源码如下：moduleLFSR(CLK,RESET,2,X1,XO);inputCLKzRESET;outputX2zX1,XO;wirewl,w3,w6;Vr74xl941(.CLK(CLK)1.CLR-L(l,bl),.

10、RIN(w6),.S1(RESET)/SO(l,bl),.A(l,bl),B(IW),.C(lbO),D(lbO),QA(X2),.QB(X1)1.QC(XO);xor(w3zXzX0);nor(wl,X2,XI);xor(w6,wl,w3);endmodulemoduleLFSRtb;InputsregCLK;regRESET;OutputswireX2;wireXI;wireX0;/InstantiatetheUnitUnderTest(UUT)LFSRuut(.CLK(CLK),.RESET(RESET),.X2(X2),.X1(X1),.XO(XO);initialbegin/Init

11、ializeInputsCLK=O;RESET=1;/Wait100nsforglobalresettofinish#100;/AddstimulushereRESET=O;endalwaysbegin#5CLK=-CLK;endendmodule检验输入输出结果正常，设计无误。4.74x163计数器源码如下moduleVr74xl63(CLK,CLR_LLD_L,ENRENDaRC0)；inputCLK,CLR_L,LD_LENRENT;input3:0D;output(3:0Q;outputRCO;wirewl,w2,w3.w4.w5,w6,w7w8.w9,wl:wirewII,wI2,w

12、I3,wI4vI5W6W7vI8W9,w20;wirew21,w22,w23,w24,w25,w26;wireCK;wireCLR;wire3:0QN;wireCLK1;buf(CLKzCLK);not(CLRzCLR,L);not(w8,QN0);nor(wl4,QNILQN0);nor(w20,QN2,QNl,QN0);and(w25,ENRENT);and(w9,w8,w25);and(wl5,wl4,w25);and(w21,w20w25);not(w26zENT);nor(wl,LD_LCLR);nor(w2,wl,CLR);xor(w4,w251QN0);Xor(WIO,w9,jQ

13、N1);xor(wl6,wl51QN2);or(w22,w211QN3);and(w3,wl,A);and(w5,w2,w4);and(w72wl2B);and(wll,w2,wl);and(wl3,wl,C);and(wl7,w2.wl6);and(wl9,wl,D);and(w23,w2,w22);or(w6,w3,w5);Or(wl2,w7,wll);or(wl8,wl3zwl7);or(w24,wl9,w23);vr74x74Ul(D02CLK11,CLR_L,Q0,QNO);vr74x742(D(),CLK,1,CLR_L,Ql,QN1);vr74x743(D2zCLK11,CLR.L,Q21QN2);vr74x744(D3zCLK,1,CLR.L,Q3,QNO)；endmodule/AddstimulushereCLR.L=O;LD-L=b;ENT=Tbx;ENP=rb;#20;CLR.L=1;LD_L=O;ENT=Tbx;ENP=rbx;D=4-bllll;#20;CLR.L=1;LD_L=1;ENT=O;ENP=rbx;#20;CLR.L=1;LD_L=1;ENT=Tbx;ENP=O;#20;CLR.L=1;LD_L=1;ENT=1;