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1、定时器 1.实验任务设计要求：整体清零；可以定时最高到99min；以秒速度递增至预定时间，以分速度递减至零。 总体框图如下图所示： clr 用来整体复位清零；clk 提供了秒信号,频率为1HZ（在仿真中取10MHZ）；clky 是用来扫描输出的，选用频率大于50HZ的方波（为便于观察结果，在仿真中取10MHZ）；set是用来置位的，低电平时有效，将以秒的速度，从零递增到所需定时的时间，为高电平时以分的速度递减，实现定时，直到零，定时结束；alm 输出高电平，可启动各种电路或发出警报。时间的变化都将在数码管上显示出来。 2.模块及模块功能 模块AAA见下图示。它是核心模块，用来实现定时器的逻辑功
2、能，计数结果用十进制数输出。LIBRARY ieee; USE ieee.std_logic_1164.all; USE ieee.std_logic_unsigned.all;ENTITY aaa IS PORT(clk, clr, set: in std_logic; alm: out std_logic; q1,q0: out std_logic_vector(3 downto 0);END aaa;ARCHITECTURE aaa_arc OF aaa ISBEGIN PROCESS (clk,clr) variable cnt1,cnt0:std_logic_vector(3 dow
3、nto 0); variable cnt: integer range 0 to 59; BEGIN IF clr=0 THEN -整体复位 alm=0; cnt:=0; cnt1:=0000; cnt0:=0000; ELSIF clkEVENT AND clk=1 THEN -设计数初值 IF set=0 THEN cnt:=0; IF cnt01001 THEN cnt0:=cnt0+1; ELSE cnt0:=0000; IF cnt11001 THEN cnt1:=cnt1+1; ELSE cnt1:=0000; END IF; END IF; ELSE IF cnt0000 THE
4、N cnt0:=cnt0-1; IF cnt1=0000 AND cnt0=0000 THEN -判断计时是否结束 alm0000 THEN cnt1:=cnt1-1; ELSE cnt1:=1001; END IF; END IF; END IF; END IF; END IF; q0=cnt0; q1=cnt1; END PROCESS;END aaa_arc; 模块CH如下图示。由于只用了两个数码管，所以片选信号直接接一个较快的时钟。此模块的功能是对应片选信号，送出要显示的数据。LIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.all;ENTITY ch IS P
5、ORT(sel:in std_logic; a1,a0:in std_logic_vector(3 downto 0); q:out std_logic_vector(3 downto 0);END ch;ARCHITECTURE ch_arc OF ch ISBEGIN PROCESS(sel,a0,a1) BEGIN IF sel=0 THEN q=a0; ELSE qqqqqqqqqqqq=0000000; END CASE; END PROCESS;END disp_arc; 3.仿真结果分析总体仿真结果如下：由图可见，clr =0可实现整体复位功能。set =0，输出以秒的速度从零递
6、增。 本图中当递增到26后，set =1，输出经60分频后以分的速度递减，实现定时，直到零，定时结束。定时结束后，clm =1，此时可启动各种电路或发出报警，定时结束。clr =0，整体复位，clm =0。该设计采用动态扫描电路，经过二选一模块将结果显示出来。从上图可见，q交替输出两位结果。sel=1时输出高位，sel=0时输出低位。自动售货机控制器一、设计一个自动售货机的控制电路。该自动售货机销售价格为25美分的糖果，利用有限状态机进行电路设计。控制器的输入输出如图所示： 输入信号是nickel_in（投入5美分），dime_in（投入10美分），quarter_in（投入25美分）。另外两
7、个必要的输入是clk（时钟）和rst（复位）。控制器相应的有3个输出：candy_out用于控制发放糖果, nickel_out用于控制找回5美分的零钱, dime_out用于控制找回10美分的零钱。025510152040453035ninininiqiqiqiqiqinododino+codo+cocodidididini自动售货机控制器的顶层电路图和状态转移图信号说明：ni=nickel_in, di=dime_in, qi=quarter_in, no=nickel_out, do=dime_out, co=candy_out 上图给出了有限状态机的状态转移图。圆圈里的数代表顾客投进来
8、的总钱数（接受5美分、10美分或25美分的硬币）。状态0是空闲状态。从它开始，如果投入5美分硬币，将跳转到状态5；如果投入10美分硬币，将跳转到状态10；如果投入25美分硬币，将跳转到状态25。随着投币数量的增加，状态不断跳转，如果投入的币值达到25美分，就可以进入状态25，然后售货机会发放糖果，并跳转回状态0。如果投入的币值超过了25美分，那么售货机要进入与找零钱相关的状态。例如，当投入的币值达到40美分时，需要先退出5美分硬币（进入状态35），然后再退出10美分，发放糖果并进入状态0。二、该设计的VHDL源码如下：在代码中定义了枚举类型state，它包含10个状态，所以至少需要用4位对其进
9、行编码（将产生4个寄存器）。在默认状态下，编译器将按照它们的排列顺序对其进行编码，所以有st0=”0000”（十进制的0），st5=”0001”（十进制的1），和st45=”1001”（十进制的9）。在仿真中，这些数字将替代状态的名称出现在仿真波形中。 LIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.all;ENTITY vending_machine IS PORT (clk, rst:IN STD_LOGIC; nickel_in, dime_in, quarter_in: IN BOOLEAN; candy_out, nickel_out, dime_out: OUT STD_LOGIC);END vending_machine;ARCHITECTURE fsm OF vending_machine IS TYP
