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多种频率的增减计数器
多种频率的增减计数器
概要
本计数器，为模六十计数器，共有四当频率，可增可减，可起可停，并可单击。而这些功能的改变只通过两个按钮来实现。S1按钮包含双击、单击、长按三种动作。S2按钮包含单击、长按两种动作。S1双击可增频率，长按减频率，单击起停计数器。S2长按改变增减。
功能实现详解
一，多频。通过一个多路选择器，选择不同的计数频率。在本例中，通过一个模四的计数器来进行选择。S1双击该计数器加一，长按减一。
二，起停。时钟输入和起停标志位相与后作为计数器的时钟输入，每单击一次，标志位改变一次（1 TO 0，0 TO 1）。0 为停，1 为计数。
三，单标志位为0时，单击S2计数器置零。
四，加减。每长按一次S2，加减标志位就改变一次（1 TO 0，0 TO 1）。1为加，0为减。
五，按钮的实现。S1，S2各有一个状态机来实现。有时钟来控制时间。有S1，S2的状态机的转向。
六，有内部自动产生时钟，经分频后作显示和键盘的时钟输入。
原理
1．时钟的产生。利用门延迟，产生振荡，经八次分频，输出一频率为 24KHZ的方波。由于频率仍很高，还需要分频，本例共用14次分频，冲中选出最高的4位，作为计数时钟的选择器的输入端。根据键盘抖动情况的不同选择一合适的时钟输入（11，位）。最低两位为用于显示选择输入，选择显示数据，输出段选码。
2．显示。有一个四选一数选器，轮流选择显示数据，同时输出相应的位选码。选择的数据经过一译码器输出相对应的段选码。（选用7段数码管）
3、键盘。以S1为例；当键被按下时，启动以计数器。计数器未计满时，如按键松开则跳到另外一个状态，计数器置零，继续计数。当有键被按下，停止计数。这过程中计数器溢出则停止计数。根据状态的不同给出不同的动作。
VHDL源程序：
--THE IEEE STANDARD 1164 PACKAGE, DECLARES STD_LOGIC, RISING_EDGE(), ETC.
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
--THIS PACKAGE IS A VERSION OF THE SYNOPSYS PACKAGE AND HAS BEEN
-- OPTIMIZED FOR USE WITH THE EXPRESS COMPILER.
LIBRARY SYNOPSYS;
USE SYNOPSYS.ATTRIBUTES.ALL;
端口
ENTITY TEST IS
PORT (
CLL:IN STD_LOGIC;
CLR:IN STD_LOGIC;
POINT:OUT STD_LOGIC;
BEEP:OUT STD_LOGIC;
BCDB:OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);
SEG:INOUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
LED: OUT STD_LOGIC_VECTOR (7 DOWNTO 0)
);
END TEST;
结构体和变量说明
ARCHITECTURE TEST_ARCH OF TEST IS
SIGNAL ZERO:STD_LOGIC;
SIGNAL COUNTA:STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0);
SIGNAL COUNTC:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
SIGNAL COUNTD:STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);
SIGNAL BCD:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
SIGNAL COUNTR:STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);
SIGNAL COUNTL:STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);
SIGNAL CLKK:STD_LOGIC;
SIGNAL CLKC:STD_LOGIC;
SIGNAL CLKD:STD_LOGIC;
SIGNAL CLKI:STD_LOGIC;
SIGNAL STATL:STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);
SIGNAL OUTL,STATT:STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);
SIGNAL FLAGL,FLAGR,R,JIA,STOP:STD_LOGIC;
时钟元件
COMPONENT CLK IS
PORT(CLKOUT:INOUT STD_LOGIC);
END COMPONENT;
BEGIN主程序体
LED(0)<=NOT CLR; 指示灯
LED(1)<=NOT JIA;
LED(2)<=NOT STOP;
LED(3)<='0' WHEN OUTL="10"ELSE '1';
BEEP<='1'WHEN ( CLL='1' OR CLR='1')ELSE '0';响声
U1:CLK PORT MAP(CLKK); 时钟输入
FB: PROCESS(CLKK,COUNTA,COUNTC,COUNTD) 计数器
BEGIN
IF(CLKK='1'AND CLKK'EVENT)THEN
COUNTA<=COUNTA+1;
END IF;
END PROCESS；
P34：PROCESS（ COUNTA） 四选一输出
BEGIN
CASE COUNTA(9 DOWNTO 8) IS
WHEN"00"=>SEG<="1110";BCD<=COUNTC;POINT<='1';
WHEN"01"=>SEG<="1101";BCD(2 DOWNTO 0)<=COUNTD;BCD(3)<='0';POINT<='0';
WHEN"10"=>SEG<="1011";BCD<="0000";POINT<='1';
WHEN OTHERS=>SEG<="0111";BCD<="0000";POINT<='0';
END CASE;
CLKI<=COUNTA(12);
END PROCESS;
选择不同的速率
CLKC<=COUNTA(15) WHEN STATT="00"ELSE
COUNTA(14) WHEN STATT="01"ELSE
COUNTA(13) WHEN STATT="10"ELSE
COUNTA(12) ; 速度指示
LED(7 DOWNTO 4)<="1110"WHEN STATT="00"ELSE
"1101"WHEN STATT="01"ELSE
"1011"WHEN STATT="10"ELSE
"0111"; 模60计数
P1:PROCESS(CLKC,COUNTC)
BEGIN
IF(ZERO='1' AND STOP='0')THEN
COUNTC<="0000";
ELSE
IF(CLKC='0' AND CLKC'EVENT)THEN
IF(STOP='1')THEN
IF(JIA='1')THEN
IF(COUNTC=9 )THEN COUNTC<="0000";ELSE COUNTC<=COUNTC+1;END IF;
ELSE
IF(COUNTC=0 )THEN COUNTC<="1001";ELSE COUNTC<=COUNTC-1;END IF;
END IF;
END IF;
END IF;
END IF;
END PROCESS;
CLKD<='1'WHEN (COUNTC(3)='0') XOR (JIA='1') AND STOP='1' ELSE '0';
P2:PROCESS(CLKD,COUNTD)
BEGIN
IF(ZERO='1' AND STOP='0')THEN
COUNTD<="000";
ELSE
IF(CLKD='0' AND CLKD'EVENT)THEN
IF(JIA='1')THEN
IF(COUNTD=5)THEN COUNTD<="000";ELSE COUNTD<=COUNTD+1;END IF;
ELSE
IF(COUNTD=0)THEN COUNTD<="101";ELSE COUNTD<=COUNTD-1;END IF;
END IF;
END IF;
END IF;
END PROCESS;
键盘输入
P5:PROCESS(CLKI,CLL,CLR)
BEGIN
S1
IF(CLKI='1' AND CLKI'EVENT)THEN
IF(COUNTL="000")THEN
IF(CLL=‘1’) THEN
OUTL<="00";
COUNTL<=COUNTL+1;
END IF;
ELSIF (COUNTL<7 AND (OUTL="00" OR OUTL="01")) THEN
IF (CLL='0') THEN OUTL<=OUTL+1;COUNTL<="001";
ELSE COUNTL<=COUNTL+1;
END IF;
ELSIF (COUNTL<7 AND OUTL="10") THEN
IF (CLL='1') THEN
STATT<=STATT+1;OUTL<="00"; COUNTL<="111";
ELSE
COUNTL<=COUNTL+1;
END IF;
ELSIF (COUNTL=7) THEN
IF (OUTL="01" OR OUTL="10") THEN STOP<= NOT STOP; END IF;
IF (OUTL="00") THEN STATT<=STATT-1; END IF;
IF (CLL='1') THEN
OUTL<="11";
ELSE
COUNTL<="000"; OUTL<="00";
END IF;
END IF;
--S2
IF (COUNTR=0) THEN
IF (CLR='1') THEN
COUNT<=COUNT+1;
END IF;
ELSIF (COUNTR<6) THEN
IF (CLR=’1’) THEN
COUTNR<=COUNTR+1;
ELSE
COUNTR<=”111”;
ZERO<=’1’;
END IF;
ELSIF (COUNTR=6) THEN
COUNTR<=COUNTR+1;
IF (CLR='1') THEN JIA<=NOT JIA;
ELSE
ZERO<='1';
END IF;
ELSIF (COUNTR=7) THEN
IF (CLR='0') THEN ZERO<='0';COUNTR<=”000”;
ELSE
COUNTR<=COUNTR;
END IF;
END IF;
END PROCESS;
WITH BCD SELECT
BCDB<= "0000110" WHEN "0001", --1 BCD译码
"1011011" WHEN "0010", --2
"1001111" WHEN "0011", --3
"1100110" WHEN "0100", --4
"1101101" WHEN "0101", --5
"1111101" WHEN "0110", --6
"0000111" WHEN "0111", --7
"1111111" WHEN "1000", --8
"1101111" WHEN "1001", --9
"1110111" WHEN "1010", --A
"1111100" WHEN "1011", --B
"0111001" WHEN "1100", --C
"1011110" WHEN "1101", --D
"1111001" WHEN "1110", --E
"1110001" WHEN "1111", --F
"0111111" WHEN OTHERS; --0
END TEST_ARCH;
概要
本计数器，为模六十计数器，共有四当频率，可增可减，可起可停，并可单击。而这些功能的改变只通过两个按钮来实现。S1按钮包含双击、单击、长按三种动作。S2按钮包含单击、长按两种动作。S1双击可增频率，长按减频率，单击起停计数器。S2长按改变增减。
功能实现详解
一，多频。通过一个多路选择器，选择不同的计数频率。在本例中，通过一个模四的计数器来进行选择。S1双击该计数器加一，长按减一。
二，起停。时钟输入和起停标志位相与后作为计数器的时钟输入，每单击一次，标志位改变一次（1 TO 0，0 TO 1）。0 为停，1 为计数。
三，单标志位为0时，单击S2计数器置零。
四，加减。每长按一次S2，加减标志位就改变一次（1 TO 0，0 TO 1）。1为加，0为减。
五，按钮的实现。S1，S2各有一个状态机来实现。有时钟来控制时间。有S1，S2的状态机的转向。
六，有内部自动产生时钟，经分频后作显示和键盘的时钟输入。
原理
1．时钟的产生。利用门延迟，产生振荡，经八次分频，输出一频率为 24KHZ的方波。由于频率仍很高，还需要分频，本例共用14次分频，冲中选出最高的4位，作为计数时钟的选择器的输入端。根据键盘抖动情况的不同选择一合适的时钟输入（11，位）。最低两位为用于显示选择输入，选择显示数据，输出段选码。
2．显示。有一个四选一数选器，轮流选择显示数据，同时输出相应的位选码。选择的数据经过一译码器输出相对应的段选码。（选用7段数码管）
3、键盘。以S1为例；当键被按下时，启动以计数器。计数器未计满时，如按键松开则跳到另外一个状态，计数器置零，继续计数。当有键被按下，停止计数。这过程中计数器溢出则停止计数。根据状态的不同给出不同的动作。
VHDL源程序：
--THE IEEE STANDARD 1164 PACKAGE, DECLARES STD_LOGIC, RISING_EDGE(), ETC.
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
--THIS PACKAGE IS A VERSION OF THE SYNOPSYS PACKAGE AND HAS BEEN
-- OPTIMIZED FOR USE WITH THE EXPRESS COMPILER.
LIBRARY SYNOPSYS;
USE SYNOPSYS.ATTRIBUTES.ALL;
端口
ENTITY TEST IS
PORT (
CLL:IN STD_LOGIC;
CLR:IN STD_LOGIC;
POINT:OUT STD_LOGIC;
BEEP:OUT STD_LOGIC;
BCDB:OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);
SEG:INOUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
LED: OUT STD_LOGIC_VECTOR (7 DOWNTO 0)
);
END TEST;
结构体和变量说明
ARCHITECTURE TEST_ARCH OF TEST IS
SIGNAL ZERO:STD_LOGIC;
SIGNAL COUNTA:STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0);
SIGNAL COUNTC:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
SIGNAL COUNTD:STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);
SIGNAL BCD:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
SIGNAL COUNTR:STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);
SIGNAL COUNTL:STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);
SIGNAL CLKK:STD_LOGIC;
SIGNAL CLKC:STD_LOGIC;
SIGNAL CLKD:STD_LOGIC;
SIGNAL CLKI:STD_LOGIC;
SIGNAL STATL:STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);
SIGNAL OUTL,STATT:STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);
SIGNAL FLAGL,FLAGR,R,JIA,STOP:STD_LOGIC;
时钟元件
COMPONENT CLK IS
PORT(CLKOUT:INOUT STD_LOGIC);
END COMPONENT;
BEGIN主程序体
LED(0)<=NOT CLR; 指示灯
LED(1)<=NOT JIA;
LED(2)<=NOT STOP;
LED(3)<='0' WHEN OUTL="10"ELSE '1';
BEEP<='1'WHEN ( CLL='1' OR CLR='1')ELSE '0';响声
U1:CLK PORT MAP(CLKK); 时钟输入
FB: PROCESS(CLKK,COUNTA,COUNTC,COUNTD) 计数器
BEGIN
IF(CLKK='1'AND CLKK'EVENT)THEN
COUNTA<=COUNTA+1;
END IF;
END PROCESS；
P34：PROCESS（ COUNTA） 四选一输出
BEGIN
CASE COUNTA(9 DOWNTO 8) IS
WHEN"00"=>SEG<="1110";BCD<=COUNTC;POINT<='1';
WHEN"01"=>SEG<="1101";BCD(2 DOWNTO 0)<=COUNTD;BCD(3)<='0';POINT<='0';
WHEN"10"=>SEG<="1011";BCD<="0000";POINT<='1';
WHEN OTHERS=>SEG<="0111";BCD<="0000";POINT<='0';
END CASE;
CLKI<=COUNTA(12);
END PROCESS;
选择不同的速率
CLKC<=COUNTA(15) WHEN STATT="00"ELSE
COUNTA(14) WHEN STATT="01"ELSE
COUNTA(13) WHEN STATT="10"ELSE
COUNTA(12) ; 速度指示
LED(7 DOWNTO 4)<="1110"WHEN STATT="00"ELSE
"1101"WHEN STATT="01"ELSE
"1011"WHEN STATT="10"ELSE
"0111"; 模60计数
P1:PROCESS(CLKC,COUNTC)
BEGIN
IF(ZERO='1' AND STOP='0')THEN
COUNTC<="0000";
ELSE
IF(CLKC='0' AND CLKC'EVENT)THEN
IF(STOP='1')THEN
IF(JIA='1')THEN
IF(COUNTC=9 )THEN COUNTC<="0000";ELSE COUNTC<=COUNTC+1;END IF;
ELSE
IF(COUNTC=0 )THEN COUNTC<="1001";ELSE COUNTC<=COUNTC-1;END IF;
END IF;
END IF;
END IF;
END IF;
END PROCESS;
CLKD<='1'WHEN (COUNTC(3)='0') XOR (JIA='1') AND STOP='1' ELSE '0';
P2:PROCESS(CLKD,COUNTD)
BEGIN
IF(ZERO='1' AND STOP='0')THEN
COUNTD<="000";
ELSE
IF(CLKD='0' AND CLKD'EVENT)THEN
IF(JIA='1')THEN
IF(COUNTD=5)THEN COUNTD<="000";ELSE COUNTD<=COUNTD+1;END IF;
ELSE
IF(COUNTD=0)THEN COUNTD<="101";ELSE COUNTD<=COUNTD-1;END IF;
END IF;
END IF;
END IF;
END PROCESS;
键盘输入
P5:PROCESS(CLKI,CLL,CLR)
BEGIN
S1
IF(CLKI='1' AND CLKI'EVENT)THEN
IF(COUNTL="000")THEN
IF(CLL=‘1’) THEN
OUTL<="00";
COUNTL<=COUNTL+1;
END IF;
ELSIF (COUNTL<7 AND (OUTL="00" OR OUTL="01")) THEN
IF (CLL='0') THEN OUTL<=OUTL+1;COUNTL<="001";
ELSE COUNTL<=COUNTL+1;
END IF;
ELSIF (COUNTL<7 AND OUTL="10") THEN
IF (CLL='1') THEN
STATT<=STATT+1;OUTL<="00"; COUNTL<="111";
ELSE
COUNTL<=COUNTL+1;
END IF;
ELSIF (COUNTL=7) THEN
IF (OUTL="01" OR OUTL="10") THEN STOP<= NOT STOP; END IF;
IF (OUTL="00") THEN STATT<=STATT-1; END IF;
IF (CLL='1') THEN
OUTL<="11";
ELSE
COUNTL<="000"; OUTL<="00";
END IF;
END IF;
--S2
IF (COUNTR=0) THEN
IF (CLR='1') THEN
COUNT<=COUNT+1;
END IF;
ELSIF (COUNTR<6) THEN
IF (CLR=’1’) THEN
COUTNR<=COUNTR+1;
ELSE
COUNTR<=”111”;
ZERO<=’1’;
END IF;
ELSIF (COUNTR=6) THEN
COUNTR<=COUNTR+1;
IF (CLR='1') THEN JIA<=NOT JIA;
ELSE
ZERO<='1';
END IF;
ELSIF (COUNTR=7) THEN
IF (CLR='0') THEN ZERO<='0';COUNTR<=”000”;
ELSE
COUNTR<=COUNTR;
END IF;
END IF;
END PROCESS;
WITH BCD SELECT
BCDB<= "0000110" WHEN "0001", --1 BCD译码
"1011011" WHEN "0010", --2
"1001111" WHEN "0011", --3
"1100110" WHEN "0100", --4
"1101101" WHEN "0101", --5
"1111101" WHEN "0110", --6
"0000111" WHEN "0111", --7
"1111111" WHEN "1000", --8
"1101111" WHEN "1001", --9
"1110111" WHEN "1010", --A
"1111100" WHEN "1011", --B
"0111001" WHEN "1100", --C
"1011110" WHEN "1101", --D
"1111001" WHEN "1110", --E
"1110001" WHEN "1111", --F
"0111111" WHEN OTHERS; --0
END TEST_ARCH;
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