Quartus18.1实现D触发器及时序仿真_quartus时序仿真

一、什么是D触发器

D触发器是一个具有记忆功能的，具有两个稳定状态的信息存储器件，是构成多种时序电路的最基本逻辑单元，也是数字逻辑电路中一种重要的单元电路。
因此，D触发器在数字系统和计算机中有着广泛的应用。触发器具有两个稳定状态，即"0"和"1"，在一定的外界信号作用下，可以从一个稳定状态翻转到另一个稳定状态。
D触发器有集成触发器和门电路组成的触发器。触发方式有电平触发和边沿触发两种，前者在CP(时钟脉冲)=1时即可触发，后者多在CP的前沿（正跳变0→1）触发。
D触发器的次态取决于触发前D端的状态，即次态=D。因此，它具有置0、置1两种功能。
对于边沿D触发器，由于在CP=1期间电路具有维持阻塞作用，所以在CP=1期间，D端的数据状态变化，不会影响触发器的输出状态。
D触发器应用很广，可用做数字信号的寄存，移位寄存，分频和波形发生器等等。

二、门电路设计D触发器并仿真

1、创建工程

先新建个文件夹存放工程项目文件
然后新建项目文件：

点击next

设置工程的存储位置和项目名称

弹出对话框，选择Yes：

点击next：

选择目标芯片：cycloneIVE系列的EP4CE11529C7

EDA Tool Setting设置

点击finish

创建成功，进入项目

2、设计电路原理图文件

打开QuartusII,选菜单“File”一“New”，在弹出的“New-”对话框中选择“ Design Files” 的原理图文件编辑输入项“Block block diagram/schematic File"按"OK"后将打开原理图编辑窗。

此处需要的元件为：4 个 nand2 与非门，1 个 not 非门，2个输入管脚和2个输出管脚

点击按纽“ Symbol Tool”或直接双击原理图空白处，从“ Symbol”窗中选择需要的符号，或者直接在“name”文本框中键入元件名

选择完所需元件后，连线。

保存，生成 .bdf文件。

3、编译

点击编译按钮：若无错误则可进行下一步，若有错进行原理图修改（此处错误一般是连线导致的错误）。

修改完错误后，查看硬件电路图：点击【Tools】→【Netlist Viewers】→【RTL Viewer】。

原理图：

4、仿真波形图

(1)、新建波形文件。如上面新建图形文件的方法，从“file”中选择“new”，然后从出现的对话框中选择“university program VWF”。

(2)、输入波形文件。
在波形文件编辑器左端大片空白处双击，出现“insert node or bus”对话框，点击“node finder”按钮。如图。

在点击Node Finder…

然后在随后出现的“node finder”对话框中点击“list”按钮，则半加器中所有的输入输出引脚全部出现在对话框左边。再在该界面上点击“>>”，则把左边所有的端口都选择到右边，进入波形，如图。

然后点击两次“OK”后，出现波形文件。

编辑输入CLK，产生时钟信号

把输入D随便设置几个低电平和高电平

保存文件：【File】→【Save】。
生成 .VMF文件。

(3)、仿真
记得仿真前，先总编译一遍程序，不然会出现以下错误。

然后点击功能仿真编译按钮：

效果如下：

点击时序仿真按钮。
效果如下：

三、调用D触发器实现并仿真

1、创建工程

与上文一致，参考上文创建工程。

2、新建电路原理图文件

此处直接调用D触发器。
直接输入dff，调用。

3、编译

编译后无红色错误，成功

查看生成的电路原理图：

4、仿真波形图

（1）、新建波形文件

（2）、输入波形文件。
在波形文件编辑器左端大片空白处双击，出现“insert node or bus”对话框，点击“node finder”按钮。如图。


点击两次ok

（3）、编辑输入CLK，产生时钟信号

按照默认时钟设置，点击ok：

然后再随便设置D输入信号。
点击功能仿真：

时序仿真：

四、verilog语言实现并仿真

1、创建工程

这里的新建工程还是与上文一样。

2、新建Verilog HDL文件

代码如下：

//D_trigger_code是文件名,可具体更改。
module D_trigger_code(D,CLK,Q);
    input D;
    input CLK;
    output Q;

    reg Q;

    always @ (posedge CLK)//我们用正的时钟沿做它的敏感信号
    begin
        Q <= D;//上升沿有效的时候，把d捕获到q
    end
endmodule


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3、编译

点击编译，无错误后查看电路原理

4、仿真波形图

与上文一样，仿真波形。
效果如下：


使用ModelSim仿真结果如下：

五、总结

三种方式获得D_触发器，门元件，直接调用D触发器，verilog代码。
总的来说，直接调用D_触发器最简单，但在以后在面临复杂电路时主要还是用verilog代码来实现。
此处实验从头开始学习了Quartus的使用和仿真软件ModelSim的使用，刚开始时还是比较难的，毕竟是全英文的，有点看不懂。但幸亏有学姐的详细博客，在这两天的练习下，逐渐也就熟练了软件的使用，可以在不看博客的情况下自己新建项目和运行代码仿真。
Verilog代码编程，是一个全新的领域，希望自己能学好。

参考资料：

https://blog.csdn.net/weixin_46129506/article/details/123443865