基于FPGA的环形计数器与扭环形计数器

张铭郎 于业弘 解宇 李恩来 刘丽娟

摘要：为了实现能自启动的模8右移扭环形计数器和模4右移环形计数器的功能，以FPGA和verilog硬件描述语言为基础，包含IC181和IC182模块，以及21mux二选一选择器，实现了控制流水灯做出一些简单的控制。

关键词：FPGA；verilog；环形计数器；扭环形计数器

中图分类号：TP311 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）09-0215-02

随着现代世界的发展，人们对夜生活的要求与日渐增，五彩斑斓的LED走入人们的视线之中，并且随着科技的发展，EDA设计得到不断地进步，LED灯展现花样逐渐增多，本次设计是使用LED灯中最为简单的流水灯。因为流水灯可使用环形计数器与扭环形计数器来控制其亮灭顺序。

1 原理

FPGA即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

Verilog HDL是一种硬件描述语言，以文本形式来描述数字系统硬件的结构和行为的语言，用它可以表示逻辑电路图、逻辑表达式，还可以表示数字逻辑系统所完成的逻辑功能。

本次设计使用的IC181的模块是模4右移环形计数器模块，而模块IC182是模8右移扭环形计数器模块。

2 总体设计

3 详细设计

3.1 设计要求

设计一个能自啟动的模8右移扭环形计数器和模4右移环形计数器。

3.2 设计原理

对模8右移扭环形计数器状态图，通过卡诺图化简得到：

Q3=Q2；

Q2=Q1；

Q1=Q0；

Q0=！（Q2#Q1#Q0）；

对模4右移环形计数器状态图，通过卡诺图化简，得到：

Q3=Q2；

Q2=Q1；

Q1=Q0；

Q0=！（Q2&（Q1#！Q0）；

3.3 原理图

本实验使用了二选一选择器，IC181八位位移扭环形计数器，IC182四位环形计数器，和分频模块构成的。

4 仿真图

经过电脑的仿真，做出仿真的结果，如下图所示。

5 验证

6 总结

经过此次课设，设计了环形计数器和扭环形计数器的自启动。我们对数字电路有了更深的认识，对以后在数字电路这一块的设计有了新的方法供我选择。对于verilog硬件语言的了解，让我看到了我的不足，我们不能只看足眼前，而放弃对未来的知识的学习。

参考文献：

[1] 邹道胜，朱如琪，陈赜.CPLD/FPGA与ASIC设计实践教程[M].2版.北京：科学出版社，2010.

[2] 蒋小燕，俞伟钧，张立臣.EDA技术及VHDL[M].南京：东南大学出版社，2008.

[3] 吴延海.EDA技术及应用[M].陕西：西安电子科技大学出版社，2012.

【通联编辑：唐一东】