一、秒计数器逻辑设计

所需软件

Verilog编程软件：Lattice Diamond（3.11.0.396.4_Diamond_x64）

Verilog仿真软件：ModelSim SE-64 10.2c（modelsim-win64-10.2c-se）

方法：用always语句实现秒计数器逻辑设计

符号图： 

Verilog代码：

Part1：Test10_s_counter.v文件（Verilog工程文件）

//2022-05-31
//秒计数器（s_counter，0-9秒循环计数）
//假设clk是24KHz系统时钟，秒分频产生秒脉冲s_pulse；
//秒计数模块对秒脉冲计数，计数范围是0-9，秒计数结果为s_num（位宽为4）
module Test10_s_counter(
						clk,
						res,
						s_num	
						);
input					clk;				//对系统时钟进行分频得到秒脉冲，之后对秒进行计数，即所谓秒计数器。
input					res;				//对秒计数器的复位
output[3:0]				s_num;				//秒计数模块
 
parameter				frequency_clk=24;	//假设系统时钟为24KHz
	
reg[24:0]				con_t;	//基于系统时钟的秒脉冲分频计数器。0到23999999计数，每循环一圈就是1秒。设系统时钟频率为24MHz。十进制的24兆（24000000D=‭0001011011100011011000000000‬B）转化为二进制需要占用25位。
reg						s_pulse;//秒脉冲尖。1秒出现一次。两个秒脉冲尖之间表示一个系统时钟宽度。当秒脉冲分频计数器con_t计数为0后，秒脉冲尖为1；当秒脉冲分频计数器con_t计数为1后时起，秒脉冲尖为0（无秒脉冲尖），直到秒脉冲分频计数器计数再次为0后，秒脉冲尖再次为1，如此反复。
reg[3:0]				s_num;	//秒计数。对秒脉冲出现的次数进行计数，计数范围是0-9。
								//虽然s_num是输出端口，但是若想在always语句里赋值，也需要把它定义成reg型变量。等同于一个触发器，故需要对其复位。

always@(posedge clk or negedge res)
if(~res) begin
	con_t<=0;s_pulse<=0;s_num<=0;
end
else begin
	//秒脉冲分频计数器con_t，计数范围0-23999999
	if(con_t==frequency_clk*1000-1) begin	//如果秒脉冲分频计数器con_t的计数值（1秒之内秒脉冲的个数）达到分频系数：frequency_clk*1000-1
		con_t<=0;								//对秒脉冲分频计数器清零
	end
	else begin									//如果秒脉冲分频计数器con_t的计数值（1秒之内秒脉冲的个数）未达到分频系数：frequency_clk*1000-1
		con_t<=con_t+1;							//秒脉冲分频计数器继续计数
	end
	
	//秒脉冲尖发生器s_pulse，电平状态1或0
	if(con_t==0) begin							//如果秒脉冲分频计数器con_t的计数值为零
		s_pulse<=1;								//将秒脉冲发生器s_pulse置1，秒脉冲是“尖”的形态，得到秒脉冲尖
	end
	else begin									//如果秒脉冲分频计数器con_t的计数值不为零
		s_pulse<=0;								//将秒脉冲发生器s_pulse置0，秒脉冲不是“尖”的形态
	end
	
	//秒（秒脉冲尖）计数器s_num，计数范围0-9
	if(s_pulse) begin							//如果秒脉冲发生器s_pulse不为0
		if(s_num==9) begin						//如果秒计数器s_num记录的秒脉冲尖（秒脉冲发生器s_pulse为1的状态）的个数已经达到9个
			s_num<=0;							//对秒计数器清零
		end
		else begin								//如果秒计数器s_num记录的秒脉冲尖（秒脉冲发生器s_pulse为1的状态）的个数未达到9个
			s_num<=s_num+1;						//秒计数器+1，用于对秒脉冲尖（秒脉冲发生器s_pulse为1的状态）计数。两个秒脉冲尖之间的时间间隔是1秒。
		end
	end
end
endmodule

Part2：Test10_s_counter_tb.v文件（Verilog仿真文件）

//2022-06-01
//秒计数器，testbench of Test10_s_counter
`timescale 1ns/10ps
module Test10_s_counter_tb;
reg									clk_in,res_in;
wire[3:0]							s_num_out;

Test10_s_counter Test10_s_counter(
									.clk(clk_in),
									.res(res_in),
									.s_num(s_num_out)	
									);
initial begin
									clk_in<=0;res_in<=0;
		#17							res_in<=1;				//过17ns，解除对时钟的复位
		#3000000					$stop;					//运行时长3000000ns。24KHz，计数24000次，一次10ns，循环一周期（计数一秒）为240000ns，则完成0~9的计数需要运行2400000ns。
end

always	#5							clk_in<=~clk_in;		//设定一个以10ns为周期的运行时钟

endmodule

仿真波形：

注意事项

1、一个变量，若想在always语句里赋值，即使它是输出变量，也需要把它定义成reg型变量。比如Test10_s_counter.v文件中的变量s_num；

2、若设定系统时钟为24KHz，且把分频系数选为23999，则需计数24000次，设定计数一次用时10ns（设定运行时钟周期为10ns），则循环一周期（计数1秒）为240000ns，那么完成0~9秒的计数需要运行2400000ns。

原教学视频链接如下

Verilog零基础入门_哔哩哔哩_bilibili