ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ

Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций

им. проф. М.А. Бонч-Бруевича»

Отчет по курсовой работе

По дисциплине «Вычислительная техника».

Проектирование конечного автомата на языке Verilog

Выполнил студент группы

ИКВТ-32

Корнилов Денис Андреевич

–

Санкт-Петербург

2024

Оглавление

Задание к курсовой работе 3

Описание структуры проекта 4

Коды модулей 6

Задание к курсовой работе

Курсовое проектирование предполагает моделирование в пакете ModelSim и подготовку к макетированию в пакете Quartus 15 конечного автомата по индивидуальному заданию. Проверка работы устройства производится на макете DE1-SoC.

Кроме модуля конечного автомата в общий проектируемый модуль должны входить модули понижающего счетчика и кодопреобразователя, позволяющего представлять на семи-сегментных индикаторах макета отображения необходимых символов (цифр).

Индивидуальный вариант “Машина времени”

Работа машины времени. В этом задании выделяем 5 этапов:

• Инициализация (S0): Начальный сброс системы.

• Выбор эпохи (S1): Ожидание выбора эпохи для путешествия.

• Перемещение во времени (S2): Имитация процесса перемещения.

• Прибытие в эпоху (S3): Индикация прибытия в выбранную эпоху.

• Ожидание возвращения (S4): Вывод текущей эпохи или подготовка к возвращению.

Выбор эпохи (античность, средневековье, новое время, настоящее, будущее) осуществляется 3-битным входом K. Наличие разрешения на путешествие определяется отсутствием нажатия кнопки return_btn. Нажатие return_btn в состоянии S4 переводит автомат в состояние выбора эпохи S1. Переход от состояния S2 к S3 инициируется таймером timer_travel, а от S3 к S4 - таймером timer_arrival.

В режиме S0 все параметры сбрасываются. В режиме S1 на семисегментный индикатор выводится код выбранной эпохи. В режиме S2 светодиоды имитируют процесс перемещения. В режиме S3 светодиоды сигнализируют о прибытии. В режиме S4 отображается текущая эпоха, а при нажатии return_btn отображается код возвращения. После отпускания return_btn автомат переходит в состояние S2 для нового путешествия.

Описание структуры проекта

Общая схема проекта:

Рис. 1 «Схема проекта по блокам»

Описание переходов:

Рис. 2 «Диаграмма переходов»

Описание работы блоков

Название	Изображение на общей схеме	Назначение
Управляющий конечный автомат – Машина Времени		RES (S0, Инициализация): При reset  автомат переходит в это состояние и сбрасывает: leds, data, timer_travel,  timer_arrival, timer_return. Затем переходит в S1. WAIT (S1, Выбор эпохи): Автомат ожидает выбора эпохи K. Если return_btn, то остается в S1. Иначе, при корректном K, переходит в  S2, устанавливая data в ANT/MID/NEW/NOW /FUT в зависимости от K, и leds в 3'b000. TRANS (S2, Перемещение): Автомат инкрементирует timer_travel. Когда timer_travel равен 5, переходит в S3. leds не меняются. ARRIVE (S3, Прибытие): Автомат инкрементирует timer_arrival. Когда timer_arrival равен 3, переходит в S4. leds инкрементируется. RESULT (S4, Ожидание): Если return_btn = 1, data устанавливается в RET и автомат переходит в S2. Иначе, data устанавливается в ANT/MID/NEW/NOW/FUT в зависимости от K, а leds в 3'b000. Блок перехода состояний: reset → S0 S0 → S1 S1 + return_btn = 0 + корректный K → S2 S2 + timer_travel = 5 → S3 S3 + timer_arrival = 3 → S4 S4 + return_btn = 1 → S2 S4 (без return_btn) → S4 Исполнительный блок: S0: Инициализация регистров. S1: Выбор эпохи, установка data и сброс leds. S2: Инкремент timer_travel. S3: Инкремент timer_arrival и leds. S4: Вывод эпохи/возврата и сброс leds.
Кодер 4x7		Преобразует 4-битные данные об эпохе в 7-битный код для отображения на семисегментном индикаторе.
Понижающий счётчик		Понижающий N-разрядный счетчик позволяет отсчитать на каждом полупериоде пониженной частоты sync M импульсов входной частоты clk.
Семисегментный индикатор		Получает 7-битный код от кодера для вывода информации об эпохе посредством семи светодиодов.
Светодиодный индикатор (3 штуки)		Используется для визуальной индикации состояния процесса перемещения во времени.