使用 verilog HDL 进行计数器设计

先决条件 –数字逻辑中的计数器

问题 ：
设计 4 位上下同步计数器 Verilog 硬件描述语言和测试平台

设计规格：

设计要求框图：4位计数器

计数器是一个数字时序电路，这里它是一个 4 位计数器，这只是意味着它可以根据计数方向(向上/向下)从 0 计数到 15，反之亦然。

• 计数器(“ count ”)值将在时钟(“ clk ”)周期的每个正(上升)沿进行评估。
• 当“复位”输入为逻辑高时，计数器将被设置为零。
• 当“加载”信号为逻辑高时，计数器将加载“数据”输入。否则，它将向上或向下计数。
• 当“ up_down ”信号为逻辑高时计数器将向上计数，否则向下计数。

Verilog HDL 代码：

设计 –

// Here we will learn to write a verilog HDL to design a 4 bit counter
module counter(clk,reset,up_down,load,data,count);
  //define input and ouput ports
  input clk,reset,load,up_down;
  input [3:0] data;
  output reg [3:0] count;
  //always block will be executed at each and every positive edge of the clock
  always@(posedge clk) 
  begin
    if(reset)    //Set Counter to Zero
      count <= 0;
    else if(load)    //load the counter with data value
      count <= data;
    else if(up_down)        //count up
      count <= count + 1;
    else            //count down
      count <= count - 1;
  end
endmodule :counter

试验台 ：

// Code your testbench here
module counter_tb;
  reg clk,reset,load,ud;
  reg [3:0] data;
  wire [3:0] count;
  // instace counter design
  counter ct_1(.ud(up_down),.*);
  //clock generator
  initial begin clk = 1'b0; repeat(30) #3 clk= ~clk;end
  //insert all the input signal
  initial begin reset=1'b1;#7 reset=1'b0; #35 reset=1'b1;end
  initial begin #12 load=1'b1; #5 load=1'b0;end
  initial begin #5 ud=1'b1;#24 ud=1'b0;end
  initial begin data=4'b1000;#14 data=4'b1101;#2 data=4'b1111;end
  //monitor all the input and output ports at times when any inputs changes its state
  initial begin $monitor("time=%0d,reset=%b,load=%b,ud=%b,data=%d,count=%d",
                               $time,reset,load,ud,data,count);end
endmodule :counter_tb

预期输出：

time=0,reset=1,load=x,ud=x,data= 8,count= x
time=3,reset=1,load=x,ud=x,data= 8,count= 0
time=5,reset=1,load=x,ud=1,data= 8,count= 0
time=7,reset=0,load=x,ud=1,data= 8,count= 0
time=9,reset=0,load=x,ud=1,data= 8,count= 1
time=12,reset=0,load=1,ud=1,data= 8,count= 1
time=14,reset=0,load=1,ud=1,data=13,count= 1
time=15,reset=0,load=1,ud=1,data=13,count=13
time=16,reset=0,load=1,ud=1,data=15,count=13
time=17,reset=0,load=0,ud=1,data=15,count=13
time=21,reset=0,load=0,ud=1,data=15,count=14
time=27,reset=0,load=0,ud=1,data=15,count=15
time=29,reset=0,load=0,ud=0,data=15,count=15
time=33,reset=0,load=0,ud=0,data=15,count=14
time=39,reset=0,load=0,ud=0,data=15,count=13
time=42,reset=1,load=0,ud=0,data=15,count=13
time=45,reset=1,load=0,ud=0,data=15,count= 0

注意：点击此链接可在线模拟此设计。