Thiết kế và mô phỏng mạch đếm theo pp mô tả hành vi

Bộ đếm là một mạch dãy tuần hoàn có 1 đầu vào đếm và 1 đầu ra kết quả; số trạng thái trong của mạch bằng hệ số đếm (Kđ). Dưới tác động của tín hiệu vào, bộ đếm sẽ chuyển từ trạng thái này đến trạng thái khác theo một chu trình nhất định. Cứ sau Kđ tín hiệu vào đếm, mạch sẽ quay lại trạng thái ban đầu.

Thiết kế và mô phỏng bộ ĐẾM THEO

PHƯƠNG PHÁP MÔ TẢ HÀNH VI

Khái niệm bộ đếm

■ Bộ đếm là một mạch dãy tuần hoàn có 1 đầu vào đếm và 1 đầu ra kết quả; số trạng thái trong của mạch bằng hệ số đếm (Kđ) Dưới tác động của tín hiệu vào, bộ đếm sẽ chuyển từ trạng thái này đến trạng thái khác theo một chu trình nhất định Cứ sau Kđ tín hiệu vào đếm, mạch sẽ quay lại trạng thái ban đầu.

Phân loại bộ đếm

■ Phân loại theo cách làm việc: Bộ đếm đồng bộ, bộ đếm dị bộ (không đồng bộ)

■Phân loại theo hướng đếm: bộ đếm tiến, bộ đếm lùi

Đồ hình trạng thái của bộ đếm

Mã của bộ đếm

■ Các trạng thái của bộ đếm được mã hóa bởi 1 mã cụ thể Cùng 1 bộ đếm có thể có nhiều cách mã hóa.

■ Một số mã thường dùng:

– Mã nhị phân

– Mã Gray

– Mã BCD

– Mã Johnson

– Mã vòng

Các bước thiết kế

■ Bước 1: xác định yêu cầu: Kđ? Cách thức đếm (tiến hay lùi)? Mã đếm?

■ Bước 2: Lập mã VHDL: gồm 2 process

■ Process 1:

– thực hiện chức năng đếm dựa trên Kđ  giới hạn của biến đếm.

– Cách thức đếm: xác định biểu thức đếm trong chương trình: đếm tiến trạng thái sau = trạng thái trước +1; đếm lùi trạng thái sau = trạng thái trước -1

■ Process 2: thực hiện chức năng mã hóa dựa trên yêu cầu của mã đếm

Ví dụ thiết kế bộ đếm tiến, nhị phân Kđ =4

■ Phân tích yêu cầu:

■ Kđ = 4 ; Mã nhị phân có 4 trạng

thái  có 2 bít đầu ra

■ Code entity:

■ Entity dem4 is

■ port ( ckl : in std_logic;

■ reset: in std_logic;

■ Qout: out std_logic_vector(1 downto 0)

■ );

Ví dụ thiết kế bộ đếm tiến, nhị phân Kđ =4

■ Phân tích yêu cầu:

■ Kđ = 4  giá trị lớn nhất của biến đếm =

3

■ Đếm tiến  trạng thái sau = trạng thái

trước +1;

■ Code process 1:

■ Signal d: integer range 0 to 3;

■ Dem: process( clk, reset)

■ variable d_tam : integer range 0 to 3;

■ begin

■ if reset = ‘1’ then d_tam := 0;

■ else

■ if clk’event and clk =‘1’ then

■ if d_tam = 3 then d_tam := 0;

■ else d_tam := d_tam +1;

■ end if;

■ end if;

■ end if;

■ d <= d_tam;

■ End process;

■

Ví dụ thiết kế bộ đếm tiến, nhị phân Kđ =4

■ Phân tích yêu cầu:

■ Kđ = 4, mã nhị phân  có 4 trạng thái là:

■ 00  01  10  11

■ Code process 2:

■ Mahoa: process( d)

■ begin

■ case d is

■ when 0=> Qout <= “00”;

■ when 1=> Qout <= “01”;

■ when 2=> Qout <= “10”;

■ when others => Qout <= 11”

■ end case;

■ End process;

■

Phương pháp mô phỏng

■ Dựa vào Kđ = số chu kỳ tối thiểu cần mô phỏng (nên chọn = 2*Kđ)

■Đặt tín hiệu đầu vào cho mỗi biến là 1 xung vuông sao cho chu kỳ xung clk (đầu vào đếm) là 1s Đặt tín hiệu reset là xung vuông có chu kỳ = thời gian mô phỏng và thời gian reset = 0 chiếm khoảng 90% chu kỳ.

Ví dụ bộ đếm tiến, nhị phân Kđ =4

■ Kđ = 4 thời gian mô phỏng tối thiểu = 8s

■ Biến clk là xung vuông có chu kỳ = 1s

■Biến reset là xung vuông có chu kỳ = 8s, duty = 90%

Led 7