基于FPGA的单脉冲发生器

1、一、设计报告：1.技术规范：在clr的控制下置入脉宽data，在输入按键key的控制下，产生单次的脉冲pulse，脉冲的宽度由data 8位的输入数据控制（以下称之为脉宽参数）。clk_50M为系统的时钟。2.总体设计方案：系统功能描述：(1)分频模块：输入为总的时钟50M,经过分频以后变为100HZ。(2)延时模块：当clk为高电平且在复位脉冲clr有效时置入延时脉宽，延时5个始终周期后输出一个高电平load 。(3)计数模块：脉宽参数端data接受8位的数据，经数据预置端clr装载脉宽参数，在计数允许端有效后便开始计数。该计数器设计成为减法计数的模式，当其计数到0时，输出端pulse由高电

2、平变为低电平。便可得到单脉冲的输出。系统功能描述时序关系：可编程单脉冲发生器的操作过程是：(1) 预置脉宽参数。(2) 按下复位键，初始化系统。(3) 按下启动键，发出单脉冲。以上三步可用三个按键来完成。但是，由于目标板已确定，故考虑在复位键按下后，经过延时自动产生预置脉宽参数的动作。输出的信号加到灯上，输如的脉宽有开发版上的拨码开关决定，当输入脉宽后，按下复位键置入脉宽，然后按下启动键，发出单脉冲，延时一段时间后灯开始亮，亮一段时间后灯熄灭。延时模块的时序图如下：clk clr load 3.流程图的设计：根据时序关系，可以做出图所示的流程图。在系统复位后，经一定的延时产生一个预置脉冲loa

3、d，用来预置脉宽参数。当按键key有效后产生脉冲pulse。 开始系统复位延时启动计数器预置脉宽计数器结束？产生单脉冲结束计数器减一二、验证方案：1.验证方案的设计： 分频模块的设计：分频模块的代码：module div(clk_50M,clk);/模块名及端口的定义,到endmodule。 input clk_50M;/输入端口的定义。 output clk;/输出端口的定义。 reg 31：0 a=32d0;/定义内部寄存器并赋初值。 reg clk=0;/给输出赋初值。 always(posedge clk_50M) begin if(a=32d500000)/判断计数器是不是记到了50

4、0000 begin a=32d0;/ 计数器记到了500000清零。 clk=clk; / 输出脉冲取反end/ 结束。else a=a+1;/ 计数器没有记到了500000自加。end/结束always块。endmodule/结束分频模块。分频模块的仿真结果：在验证的时候设计了一个8分频。 有波形图可以看出clk_50M经过8个周期后clk取反，实现了8分频，验证了自己的设计。延时模块的设计： 延时模块的代码：module dely(clk,clr,load); /模块名及端口的定义,endmodule。input clk,clr; /输入端口的定义。output load; /输出端口的

5、定义。reg 2:0 counta; /延时计数器。reg load;/输出。always(posedge clk or negedge clr)begin if(!clr) / 当clr为低电平时 begin counta=5;/清零。 load=0; end/结束清零。else / 当clr为高电平时计数器减一。begin counta=counta-8d1;if(counta=8d0)/计数器减到零时，进行复位输出load为高 begin counta=8d0; load=1;/ 输出load为高。 endendendendmodule /结束延时模块。延时模块的仿真结果： 从波形图可以

6、看出当clr为高电平，且时钟的上升沿到来的时候，延时5个时钟周期后输出load为高电平。计数模块的设计： 计数模块代码：module count(clk,data,clr,load,pulse,key);/模块名定义。input clk,clr,load,key;/输入端口的定义。input7:0 data;/ mai kuan de ding yioutput pulse;/输出的定义。reg pulse;/输出定义为reg类型。reg 7:0 count;/ 计数器的定义。always(posedge clk or negedge clr)begin if(!clr)/低电平复位。 beg

7、in count=data;/置入脉宽。 pulse=0;/输出为零。endelse if(load=1)/load有效的时候。beginif(key=0)/当有按键按下的时候。begin count=count-8d1;/计数器减一。 pulse=1;/输出为高电平。 if(count=8d0)/当计数器减到零的时候。 begin count=8d0; pulse=0;/输出为低电平。 end/ end beginend/end beginend/end beginend/end alwaysendmodule/结束计数模块。上图为可编程单脉冲发生器的逻辑仿真结果。由仿真结果可以看出，单脉冲

8、输出的持续时间（脉冲宽度）由输入的脉宽参数data决定。2.仿真激励源代码：timescale 1ns/100ps module confirmpulse_tb;/仿真模块名字的定义。，reg 7:0 data;/ 输入的脉宽。reg clk_50M,key,clr;/输入的时钟，按键，清零。wire pulse;/输出。always #10 clk_50M=clk_50M;/时钟周期。initialbegin clk_50M=0;clr=0;key=1;data=8d10; /赋初值。 #10 clr=1;key=0; #10000 $finish;/结束仿真。endinitial/ 监控。

9、begin$monitor($time,clk_50M=%d,clr=%d,data=%d,key=%d,pulse=%dn ,clk_50M,clr,data,key,pulse);endconfirmpulse /实例化。wsm(.key(key),.clk_50M(clk_50M),.data(data),.clr(clr),.pulse(pulse);endmodule/激励模块结束。五、电路设计源代码：/*顶层模块*/module confirmpulse(clk_50M,data,clr,key,pulse); input 7:0 data;/脉宽的定义。input clk_50M

10、,key,clr;/ key是发脉冲的信号，clr为清零信号。output pulse;/脉宽的输出。 wire load;/中间变量的定义。 wire clk; div div(.clk_50M(clk_50M),.clk(clk);/实例化。 dely u1(.clk(clk),.clr(clr),.load(load);/ 实例化。 countu2(.clk(clk),.data(data),.clr(clr),.load(load),.pulse(pulse),.key(key);/ 实例化。Endmodule/结束顶层模块。/*分频模块*/module div(clk_50M,clk

11、);/模块名及端口的定义,到endmodule。 input clk_50M;/输入端口的定义。 output clk;/输出端口的定义。 reg 31：0 a=32d0;/定义内部寄存器并赋初值。 reg clk=0;/给输出赋初值。 always(posedge clk_50M) begin if(a=32d500000)/判断计数器是不是记到了500000 begin a=32d0;/ 计数器记到了500000清零。 clk=clk; / 输出脉冲取反end/ 结束。else a=a+1;/ 计数器没有记到了500000自加。end/结束always块。endmodule/结束分频模块。

12、/*延时模块*/module dely(clk,clr,load); /模块名及端口的定义,endmodule。input clk,clr; /输入端口的定义。output load; /输出端口的定义。reg 2:0 counta; /延时计数器。reg load;/输出。always(posedge clk or negedge clr)begin if(!clr) / 当clr为低电平时 begin counta=5;/清零。 load=0; end/结束清零。else / 当clr为高电平时计数器减一。begin counta=counta-8d1;if(counta=8d0)/计数器

13、减到零时，进行复位输出load为高 begin counta=8d0; load=1;/ 输出load为高。 endendendendmodule /结束延时模块。/*计数模块*/module count(clk,data,clr,load,pulse,key);/模块名定义。input clk,clr,load,key;/输入端口的定义。input7:0 data;/ mai kuan de ding yioutput pulse;/输出的定义。reg pulse;/输出定义为reg类型。reg 7:0 count;/ 计数器的定义。always(posedge clk or negedge clr)begin if(!clr)/低电平复位。 begin count=data;/置入脉宽。 pulse=0;/输出为零。endelse if(load=1)/load有效的时候。beginif(key=0)/当有按键按下的时候。begin count=count-8d1;/计数器减一。 pulse=1;/输出为高电平。 if(count=8d0)/当计数器减到零的时候。 begin count=8d0; pu