用Verilog HDL语言设计系统, 2用50MHz为基准,实现10MHz的方波电路。 3要求输出信号的占空比可在输入信号控制下,在0. 4, 0. 6两种情况间切换,并可以用数码管HEX实时显示输出的占空比。(占空比是高电平在一个周期之内所占的时间比率)。
时间: 2024-03-20 15:43:51 浏览: 162
好的,这是一个硬件设计问题,我会尽力回答。首先,我们需要知道方波电路的基本原理和Verilog HDL语言的基础知识。方波电路是由一个计数器和一个比较器构成的,计数器的计数频率为基准频率,比较器将计数器的输出与一个固定的阈值比较,产生一个方波输出信号。在Verilog HDL语言中,我们可以通过模块化设计实现方波电路。
以下是实现10MHz方波电路的代码:
```verilog
module square_wave(
input clk, //基准频率50MHz
input rst, //复位信号
output reg out //方波输出信号
);
//计数器
reg [23:0] count = 0;
always @(posedge clk or posedge rst) begin
if(rst) begin
count <= 0;
out <= 0;
end
else begin
count <= count + 1;
if(count == 249999) begin //计数器计数到50MHz/10MHz-1=249999时,输出一个周期的方波
count <= 0;
out <= ~out; //反转输出信号,产生方波
end
end
end
endmodule
```
在以上代码中,我们使用了一个计数器 count 来计数,当计数器计数到 249999 时,输出反转信号,产生一个周期的方波。同时,我们还添加了一个复位信号 rst,当复位信号为 1 时,计数器和输出信号都被复位为 0。
现在,我们需要实现占空比可在输入信号控制下,在 0.4 和 0.6 两种情况间切换,并可以用数码管 HEX 实时显示输出的占空比。我们可以添加一个输入信号 duty,用来控制占空比。当 duty 的值为 0 时,输出信号占空比为 0.4;当 duty 的值为 1 时,输出信号占空比为 0.6。
以下是实现动态占空比的代码:
```verilog
module dynamic_square_wave(
input clk, //基准频率50MHz
input rst, //复位信号
input duty, //占空比控制信号
output reg out, //方波输出信号
output reg [7:0] hex //数码管HEX显示占空比
);
//计数器
reg [23:0] count = 0;
always @(posedge clk or posedge rst) begin
if(rst) begin
count <= 0;
out <= 0;
end
else begin
count <= count + 1;
if(count == 249999) begin //计数器计数到50MHz/10MHz-1=249999时,输出一个周期的方波
count <= 0;
out <= ~out; //反转输出信号,产生方波
end
end
end
//占空比控制
reg [23:0] high_count = 100000; //高电平持续时间计数器初始值
reg [23:0] low_count = 150000; //低电平持续时间计数器初始值
reg [23:0] total_count = high_count + low_count; //一个周期总时间
reg [23:0] duty_count = 0; //占空比计数器
always @(posedge clk or posedge rst) begin
if(rst) begin
high_count <= 100000;
low_count <= 150000;
total_count <= high_count + low_count;
duty_count <= 0;
end
else begin
if(duty == 0) begin //占空比为0.4
high_count <= 40000;
low_count <= 60000;
total_count <= high_count + low_count;
end
else begin //占空比为0.6
high_count <= 60000;
low_count <= 40000;
total_count <= high_count + low_count;
end
if(duty_count == total_count - 1) begin //计数器计数到一个周期的末尾时,重置计数器
duty_count <= 0;
end
else begin
duty_count <= duty_count + 1;
end
end
end
//输出占空比到数码管HEX
reg [3:0] high_percent = 0; //高电平占空比百分比
reg [3:0] low_percent = 0; //低电平占空比百分比
always @(posedge clk or posedge rst) begin
if(rst) begin
high_percent <= 0;
low_percent <= 0;
end
else begin
high_percent <= (high_count * 100) / total_count; //计算高电平占空比百分比
low_percent <= (low_count * 100) / total_count; //计算低电平占空比百分比
end
end
//将百分比转换为数码管HEX码
always @(posedge clk or posedge rst) begin
if(rst) begin
hex <= 8'h00;
end
else begin
case({high_percent, low_percent})
8'd40: hex <= 8'h06; //显示 0.4
8'd60: hex <= 8'h09; //显示 0.6
default: hex <= 8'h00; //其他情况不显示
endcase
end
end
endmodule
```
在以上代码中,我们添加了一个占空比控制模块,该模块根据输入信号 duty 的值计算出高电平持续时间 high_count 和低电平持续时间 low_count,然后通过一个占空比计数器 duty_count 控制输出信号的占空比。同时,我们还添加了一个数码管 HEX 显示模块,该模块将输出信号的占空比转换为数码管 HEX 码进行实时显示。
以上就是用 Verilog HDL 语言设计系统,实现 10MHz 方波电路,动态占空比可控,并可以用数码管 HEX 实时显示输出占空比的代码。
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