华中科技大学数字电路实验：VHDL设计4位二进制加减计数器

"这篇实验报告来自华中科技大学的数字电路实验，主要讲解了如何使用VHDL设计常用中规模集成电路，特别是实现一个4位二进制计数器，该计数器具有清0、置数和进位输出功能，可进行增1/减1操作。实验中使用了Lattice公司的EDA开发系统ispLEVER，硬件设备包括DICE-SEM型实验箱、ispLSI1032下载板和JTAG下载电缆。" 在数字电路设计中，VHDL（Very High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）是一种强大的硬件描述语言，用于描述数字系统的结构和行为。在这个实验中，学生需要设计一个4位二进制计数器，该计数器由四个输入（I3到I0）和四个输出（O3到O0）组成，另外还包括清0（clr）、置数（ld）、模式选择（M）和时钟脉冲（cp）等控制信号。其中，`clr`信号可以将计数器复位到0状态，`ld`信号允许设置新的初始值，`M`用于选择是加1还是减1计数，而`cp`则是计数操作的触发信号。 VHDL实体描述定义了输入和输出接口，例如在提供的代码片段中，实体名为`ais`，它有五个输入（clr、cp、m、ld和一个4位的input）和两个输出（4位的output和Qcc）。`Qcc`是进位/借位信号，当计数过程中发生进位或借位时，它会输出一个负脉冲。 接下来是结构体部分，这部分描述了实体的具体实现逻辑。在实验中，当`cp`上升沿到来时，首先检查`clr`和`ld`信号，如果它们都为1，则根据`m`的值进行加1或减1操作。在执行计数之前，需要判断是否有进位或借位，如果有，则`Qcc`输出一个负脉冲。这部分的完整实现涉及到更复杂的逻辑门和触发器设计，以及条件语句来处理不同模式下的计数操作。 这个实验旨在通过实际操作加深学生对VHDL编程的理解，提高他们的数字逻辑设计能力，并熟悉使用eda工具进行硬件设计流程。通过完成这样的实验，学生不仅能掌握基本的计数器设计，还能了解到VHDL在数字集成电路设计中的应用，这对于理解和设计更复杂的数字系统至关重要。