这是一个要求具有同步置数、异步清零功能的4位二进制(十六进制)同步递增计数器的设计。
时间: 2024-06-02 09:11:35 浏览: 24
首先,我们需要确定计数器的最大计数值。因为计数器是4位的,所以最大计数为1111二进制,即15十进制。
其次,我们需要设计计数器的逻辑电路。计数器需要具有同步置数和异步清零功能,因此我们可以使用JK触发器来实现这些功能。
我们可以使用4个JK触发器来实现4位计数器。每个JK触发器都有J、K、CK和Q输出。我们将四个JK触发器按照顺序连接在一起,以形成一个4位计数器。
计数器的电路如下:
![计数器电路图](https://img-blog.csdnimg.cn/20210316144424625.png)
在这个电路中,每个JK触发器都被连接到一个与门和一个或门。与门的输入是CK和Q的补码,因此只有当CK为1且Q为0时,与门的输出才为1。或门的输入是J、K和与门的输出,因此当与门的输出为1时,或门将根据J和K的值将触发器的状态改变。
具体来说,当计数器的值为0时,我们需要将计数器清零。为了实现这个功能,我们可以添加一个异步清零输入,当这个输入为1时,所有JK触发器的状态都将被设置为0。
当计数器需要递增时,我们将J和K设置为0和1,这将使触发器的状态从0变为1。当计数器的值达到15时,我们需要将计数器的值重置为0。为了实现这个功能,我们可以在第四个JK触发器的输出上添加一个与门,当所有的JK触发器都处于1的状态时,该与门的输出为1,将异步清零输入设置为0,即可将计数器的值重置为0。
因此,我们可以用以下的Verilog代码来实现这个计数器:
```verilog
module counter(clk, rst, inc, out);
input clk, rst, inc;
output reg [3:0] out;
always @(posedge clk or negedge rst) begin
if (~rst) begin
out <= 4'd0;
end
else if (inc) begin
case (out)
4'd0: out <= 4'd1;
4'd1: out <= 4'd2;
4'd2: out <= 4'd3;
4'd3: out <= 4'd4;
4'd4: out <= 4'd5;
4'd5: out <= 4'd6;
4'd6: out <= 4'd7;
4'd7: out <= 4'd8;
4'd8: out <= 4'd9;
4'd9: out <= 4'd10;
4'd10: out <= 4'd11;
4'd11: out <= 4'd12;
4'd12: out <= 4'd13;
4'd13: out <= 4'd14;
4'd14: out <= 4'd15;
4'd15: out <= 4'd0;
endcase
end
end
endmodule
```
这个Verilog代码包含了一个always块,用于在时钟上升沿或复位下降沿时更新计数器的值。当rst为0时,计数器的值将被强制设置为0。当inc为1时,计数器的值将递增,直到达到最大值15时,计数器的值将重置为0。
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