8位格雷码编码器、高速分频器 课程设计报告

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1、通达学院2012/2013学年第二学期软件设计实验报告模块名称8位格雷码编码器、高速分频器专业通信工程学生班级100019学生学号10001927学生姓名杨润达指导教师王奇、孔凡坤、周小燕、梅中辉设计题目基础题：8位格雷码编码器综合题：高速分频器设计任务要求基础题：设计一个8位（bit）二进制码输入，输出8位格雷码的编码器（输入：B7---B0并行8位，输出G7---G0并行8位，提示：当i<7时:G（i）=B(i+1)xorB(i),G(7)=B(7)）。综合题：有一个10MHz的时钟源，为得到4Hz，3Hz，2Hz

2、和1Hz的信号，请设计一种分频器。实验设备及软件QuartusII9.0同组人员学号及姓名无参考文献[1]王振红，VHDL电路设计与应用实践教程：机械工业出版社。[2]徐向民，数字系统设计及VHDL实践：机械工业出版社。[3]毛为勇，祁中洋，王兰，基于FPGA的任意小数分频器的设计：桂林航天工业高等专科学校学报8位格雷码编码器及高速分频器设计实验目的：1.全面了解如何应用该硬件描述语言进行高速集成电路设计2.通过软件使用、设计与仿真环节使学生熟悉EDA-VHDL开发环境3.通过对基本题、综合题的设计实践，使学生掌握硬件

3、系统设计方法(自底向上或自顶向下),熟悉VHDL语言三种设计风格，并且培养应用VHDL语言解决实际问题的能力。实验设备：PC机实验课题：一、8位格雷码编码器1、主要功能设计一个8位（bit）二进制码输入，输出8位格雷码的编码器（输入：B7---B0并行8位，输出G7---G0并行8位，提示：当i<7时:G（i）=B(i+1)xorB(i),G(7)=B(7)。2、设计原理根据组合逻辑电路的分析方法，先列出其真值表再通过卡诺图化简，可以很快的找出格雷码与二进制码之间的逻辑关系。其转换规律为：高位同，从高到低看异同，异出‘

4、1’，同出‘0’。也就是将二进制码转换成格雷码时，高位是完全相同的，下一位格雷码是‘1’还是‘0’，完全是相邻两位二进制码的“异”还是“同”来决定。下面举一个简单的例子加以说明。　　　假如要把二进制码10110110转换成格雷码，则可以通过下面的方法来完成，方法如图1-1。图1-13、功能仿真说明：B7~B0为输入信号，二进制码为：10110110G7~G0为输出信号，格雷码为：111011014、实验代码：见附录一二、高速分频器设计1、主要功能设计一个分频器，对10Mhz的时钟源进行分频，以得到4Hz,3Hz,2Hz

5、,1Hz的时钟。2、设计原理整体思路因为10Mhz时钟源速度很快，直接分频成1Hz级别的时钟的话分频系数太大，虽然思路简单，但是在实现时会造成quartus的寄存器资源消耗殆尽，导致编译失败。所以我先通过10分频和100000分频将10Mhz时钟源分频为10Hz的时钟源，然后对10Hz的时钟源分别进行2.5分频，3.3分频，5分频，10分频。从而得到4Hz，3Hz，2Hz，1Hz的时钟源。原理框图如图2-1所示。图2-12.5分频模块原理设计一个模3的计数器，再设计一个扣除脉冲电路，加在模3计数器输出之后，每来两个脉冲

6、就扣除一个脉冲(实际上是使被扣除的脉冲变成很窄的脉冲，可由异或门实现)，就可以得到分频系数为2.5的小数分频器。设需要设计一个分频系数为N-0.5的分频器，其电路可由一个模N计数器、一个二分频器和一个异或门组成，如图2-2所示。在实现时，模N计数器可设计成带预置的计数器，这样就可以实现任意分频系数为N-0.5的分频器。电路原理图如图2-2所示。图2-23.3分频模块设计[3]设置一个计数器，令其初始值为0；在时钟源clk的每一个上升沿，计数器加上Q，若计数器里面的值小于P，则发出删除一个脉冲的信号，将delete置为低

7、电平；若其值大于P，则将计数器的值减去P，并且将delete置为高电平，不发出删除脉冲的信号。本实验中要将一个10Hz的时钟源分频为3Hz的时钟信号，则Q=3，P=10。电路原理图如图2-3所示。图2-35分频模块设计定义两个计数器，分别对输入时钟的上升沿和下降沿进行计数，然后把这两个计数值输入一个组合逻辑，用其控制输出时钟的电平。这是因为计数值为奇数，占空比为50%，前半个和后半个周期所包含的不是整数个clkin的周期。5分频，前半个周期包含2.5个clkin周期，后半个周期包含2.5个clkin周期。10分频模块设

8、计定义一个计数器对输入时钟进行计数，在计数的前一半时间里，输出高电平，在计数的后一半时间里，输出低电平，这样输出的信号就是占空比为50%的偶数分频信号。10分频，计数值为0~4输出高电平，计数值为5~9输出低电平。3、功能仿真由于题目所给的10Mhz时钟信号频率过大，如果直接对它进行分频的话将难以看到完整的结果，但如果将仿真时间调