可逆计数器设计实验

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提醒：本文最后更新于 2024-08-29 15:02，文中所关联的信息可能已发生改变，请知悉！

实验要求

实验步骤

74LS191 模块代码

`timescale 1ns / 1ps
module cnt_74LS191(LD_, CT_, U_D, CP, D, Q, Max_Min, RCO_);
    input LD_, CT_, U_D, CP;
    input [3:0]D;
 
    output [3:0]Q;
    output Max_Min, RCO_;
 
    reg [3:0]Q;
    reg Max_Min;
    reg RCO_;
 
    always @(posedge CP or negedge LD_) begin
        if(!LD_) Q <= D;
        else if(CT_) Q <= Q;
        else begin
            if(!U_D) begin
                if(Q == 4'b1110) Max_Min <= 1;
                else Max_Min <= 0;
                Q <= Q + 4'b0001;
            end
 
            else begin
                if(Q == 4'b0001) Max_Min <= 1;
                else Max_Min <= 0;
                Q <= Q - 4'b0001;
            end   
        end
    end
 
    always @(CP) begin
        if(Max_Min == 1 && CP == 0) RCO_ <= 0;
        else RCO_ <= 1;
    end
 
endmodule

该程序的难点在于，要在合适的时候输出一个 CP 周期的 Max_Min 信号，和在合适的时候（Max_Min信号的后半个周期）输出半个 CP 周期的 RCO_ 信号。（还是要实践出真知）

板极验证

使用的板卡型号：xc7a100tlcsg324-2L

set_property CLOCK_DEDICATED_ROUTE FALSE [get_nets LD_]
set_property -dict {IOSTANDARD LVCMOS18 PACKAGE_PIN V5} [get_ports LD_]
set_property -dict {IOSTANDARD LVCMOS18 PACKAGE_PIN T4} [get_ports CT_]
set_property -dict {IOSTANDARD LVCMOS18 PACKAGE_PIN V6} [get_ports U_D]
set_property CLOCK_DEDICATED_ROUTE FALSE [get_nets CP]
set_property -dict {IOSTANDARD LVCMOS18 PACKAGE_PIN U18} [get_ports CP]
set_property -dict {IOSTANDARD LVCMOS18 PACKAGE_PIN U16} [get_ports {D[0]}]
set_property -dict {IOSTANDARD LVCMOS18 PACKAGE_PIN R15} [get_ports {D[1]}]
set_property -dict {IOSTANDARD LVCMOS18 PACKAGE_PIN V15} [get_ports {D[2]}]
set_property -dict {IOSTANDARD LVCMOS18 PACKAGE_PIN T14} [get_ports {D[3]}]
 
set_property -dict {IOSTANDARD LVCMOS18 PACKAGE_PIN U6} [get_ports {Q[3]}]
set_property -dict {IOSTANDARD LVCMOS18 PACKAGE_PIN R5} [get_ports {Q[2]}]
set_property -dict {IOSTANDARD LVCMOS18 PACKAGE_PIN U7} [get_ports {Q[1]}]
set_property -dict {IOSTANDARD LVCMOS18 PACKAGE_PIN R6} [get_ports {Q[0]}]
set_property -dict {IOSTANDARD LVCMOS18 PACKAGE_PIN R7} [get_ports Max_Min]
set_property -dict {IOSTANDARD LVCMOS18 PACKAGE_PIN U8} [get_ports RCO_]

在实际实验中，可能会出现，在操作者“自认为的一个周期”（按一下 CP 按键）内，计数器 +/- 的值为 2，甚至可能是 3，这些可能是由于按键抖动造成的（按键消抖还没学，流下了菜菜的泪水）。