使用ModelSim设计74LS160十进制计数器

"本次实验是关于使用FPGA设计一个十进制计数器，主要工具是MModelSim，这是一款强大的语言仿真器，支持VHDL和Verilog混合仿真，适用于FPGA和ASIC设计的仿真。实验目标包括理解74LS160计数器的工作原理，熟悉MModelSim的使用，并掌握仿真流程。74LS160是一款同步十进制加法计数器，具备异步清零和同步预置数功能。实验中将利用74LS160来构建一个可实现任意进制计数的计数器。" 在实验设计中，74LS160计数器是一个关键组件，它有四个输出端Q0到Q3，能够进行二进制计数。当DR引脚为低电平时，计数器会被异步清零，所有输出变为0。同步预置功能则是在LD为低电平且时钟脉冲上升沿时，数据D0到D3被加载到计数器，形成特定的初始值。计数器的正常计数功能只有在使能端EP和ET均为高电平时才会启动。此外，还给出了74LS160的引脚图和选择开关方式的真值表，以供参考。 在编程实现方面，实验提供了使用Verilog HDL语言编写的源程序。模块`decade_counter`定义了一个4位的计数器，参数`SIZE`可以根据需要调整。输入包括时钟信号、装载禁用（load_n）、清除禁用（clear_n）以及装载数据。输出是计数器的当前值`q`。代码中，`always`块根据不同的条件更新`q`的值，如装载数据、清除计数器或者正常计数。当计数达到9（十进制计数器的上限）时，计数值会重置为0。 测试程序部分未给出完整内容，但通常会包含对`decade_counter`模块的实例化以及时钟和其他输入信号的激励生成，以验证计数器的功能是否正确。这部分通常会使用`initial`块来设定初始条件，然后使用`#`延迟语法来驱动时钟和其他控制信号，以便观察计数器的输出波形。 整个实验旨在提高学生对FPGA设计的理解，特别是使用硬件描述语言（HDL）以及仿真工具MModelSim进行逻辑设计的能力。通过这个实验，学生不仅能够掌握74LS160的实际应用，还能深入理解数字逻辑和FPGA设计的基础知识。