VHDL设计8位可逆计数器,数码管显示

时间: 2023-11-13 22:10:14 浏览: 272
以下是一个设计8位可逆计数器并使用数码管显示的VHDL代码: ```vhdl entity reversible_counter_display is port ( clk : in std_logic; rst : in std_logic; seg : out std_logic_vector(7 downto 0) ); end entity reversible_counter_display; architecture rtl of reversible_counter_display is signal counter : std_logic_vector(7 downto 0) := (others => '0'); signal count : integer range 0 to 99 := 0; begin process(clk, rst) begin if rst = '1' then counter <= (others => '0'); count <= 0; elsif rising_edge(clk) then if count = 99 then count <= 0; counter <= (others => '0'); else count <= count + 1; counter <= std_logic_vector(to_unsigned(count, 8)); end if; end if; end process; seg <= to_7seg(counter); end architecture rtl; -- 数码管显示模块 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity to_7seg is port ( num : in std_logic_vector(7 downto 0); seg : out std_logic_vector(7 downto 0) ); end entity to_7seg; architecture rtl of to_7seg is begin with num select seg <= "0000001" when "00000000", -- 0 "1001111" when "00000001", -- 1 "0010010" when "00000010", -- 2 "0000110" when "00000011", -- 3 "1001100" when "00000100", -- 4 "0100100" when "00000101", -- 5 "0100000" when "00000110", -- 6 "0001111" when "00000111", -- 7 "0000000" when "00001000", -- 8 "0001100" when "00001001", -- 9 "0010000" when "00001010", -- A "0001000" when "00001011", -- b "0000010" when "00001100", -- C "1000110" when "00001101", -- d "0100001" when "00001110", -- E "0100011" when "00001111", -- F "1111111" when others; -- Off end architecture rtl; ``` 在这个代码中,我们使用了一个8位的计数器,使用可逆计数算法实现。当计数器的值达到99时,它将重新开始计数,而不是继续增加到100。这个算法允许计数器在任何时候都能回到0,因此它是可逆的。 我们还使用了一个 `to_7seg` 模块来将计数器的值转换为七段显示格式。这个模块使用一个 `with select` 语句,将数字转换为相应的七段显示码。它还包括一个 "Off" 选项,用于在计数器值超出范围时关闭数码管显示。 为了测试这个设计,你可以使用一个测试台来提供时钟和复位信号,并监视数码管显示的输出。以下是一个简单的测试台: ```vhdl entity tb_reversible_counter_display is end entity tb_reversible_counter_display; architecture testbench of tb_reversible_counter_display is signal clk : std_logic := '0'; signal rst : std_logic := '0'; signal seg : std_logic_vector(7 downto 0); begin dut : entity work.reversible_counter_display port map ( clk => clk, rst => rst, seg => seg ); process begin clk <= '0'; wait for 10 ns; clk <= '1'; wait for 10 ns; end process; process begin rst <= '1'; wait for 5 ns; rst <= '0'; wait for 5 ns; rst <= '1'; wait; end process; process begin wait for 100 ns; assert seg = "00000001" report "Error: Expected '0' but got '" & std_logic'image(seg) & "'" severity error; wait for 100 ns; assert seg = "00000010" report "Error: Expected '1' but got '" & std_logic'image(seg) & "'" severity error; wait for 100 ns; assert seg = "00000011" report "Error: Expected '2' but got '" & std_logic'image(seg) & "'" severity error; wait for 100 ns; assert seg = "00000100" report "Error: Expected '3' but got '" & std_logic'image(seg) & "'" severity error; wait for 100 ns; assert seg = "00000101" report "Error: Expected '4' but got '" & std_logic'image(seg) & "'" severity error; wait for 100 ns; assert seg = "00000110" report "Error: Expected '5' but got '" & std_logic'image(seg) & "'" severity error; wait for 100 ns; assert seg = "00000111" report "Error: Expected '6' but got '" & std_logic'image(seg) & "'" severity error; wait for 100 ns; assert seg = "00001000" report "Error: Expected '7' but got '" & std_logic'image(seg) & "'" severity error; wait for 100 ns; assert seg = "00001001" report "Error: Expected '8' but got '" & std_logic'image(seg) & "'" severity error; wait for 100 ns; assert seg = "00001010" report "Error: Expected '9' but got '" & std_logic'image(seg) & "'" severity error; wait for 100 ns; assert seg = "00001100" report "Error: Expected 'C' but got '" & std_logic'image(seg) & "'" severity error; wait for 100 ns; assert seg = "1000110" report "Error: Expected 'd' but got '" & std_logic'image(seg) & "'" severity error; wait for 100 ns; assert seg = "0100001" report "Error: Expected 'E' but got '" & std_logic'image(seg) & "'" severity error; wait for 100 ns; assert seg = "0100011" report "Error: Expected 'F' but got '" & std_logic'image(seg) & "'" severity error; wait; end process; end architecture testbench; ``` 这个测试台使用了一个 `assert` 语句,来检查数码管显示的输出是否正确。你可以将这个代码与可逆计数器和数码管显示的代码一起编译,并运行一个仿真,以测试设计的行为。
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