multisim常用d触发器_常用数字电路模块：边沿检测电路

文章来自微信公众号：数字芯片设计

特别备注：作者参加HW实习生要求在5-10分钟写出边沿检测代码

从多级延迟触发器到边沿检测

　　本文记录一下关于延迟触发器链与它的常用用法（即边沿检测。多级延迟的触发器应该是比较常用的，当我们需要对信号信号进行延时，这个时候我们就用到了延迟触发器链。下面就来记录一下吧。
一、多级延迟触发器（或延迟触发器链）
（1）多级延迟触发器电路
　　多级延迟触发器，顾明思议就是多个触发器串在一起，对信号进行打拍，一个触发器就延时了一拍，也就是延迟了一个时钟周期。
多级触发器的代码如下所示：

module DFF_N #(parameter N=3)(
  input clk,
  input reset,
  input [N-1:0] D,
  output reg [N-1:0] Q
);
reg [N-1:0]d0;
reg [N-1:0]d1;
always@(posedge clk or negedge reset)
  if(!reset)begin
    d0 <= 0; //异步清 0，低电平有效
    d1 <= 0; //异步清 0，低电平有效
    Q  <= 0; //异步清 0，低电平有效
  end
  else begin
    d0 <= D;
    d1 <= d0;
    Q  <= d1;
  end

endmodule

d0 是 D 的延迟一级采样或者称为 D 的延迟一拍信号，同样 d1 是 D 的延迟两拍信号，而 Q 则是 延迟三拍信号。一方面可以通过修改N来改变对多少位的信号的进行延时；另一方面，可以用通过修改部分代码，添加或者减少延迟计数。
代码综合得到的电路（综合之后）如下所示：

电路中显示出三级延时，可以延时三个时钟节拍（也就是三个时钟周期），需要说明的是，上述每一级触发器都包含了3个触发器（对三位数据总线进行延时）。（2）多级延迟触发器的主要用法①简单的延时
　　多级延迟触发器最原始的作用单纯的对 D 信号做延迟操作，这里就不进行详述。②降低亚稳态往后级传输的概率
　　如果 D 信号相对 clk 属于不稳定信号，则 Q 和 d1 输出相对 clk 属 于稳定信号，这样就有效地降低了亚稳态往后级传输的概率，多级延时触发器链有时也称为同步器。
　　可以通过 d1 和 Q 信号获取 D 信号的上升沿或者下降沿，具体介绍如下第二大点所示。二、边沿检测电路
　　边沿检测，顾名思义，就是检查信号的边沿，当信号的上升沿或者下降沿到来时，获取一个脉冲信号，时序图如下所示：

上图的检测信号同时输出上升沿检测和下降沿检测。那么这个波形怎么来的呢，我们来看看下面几组波形：

可以发现：原始信号与延迟一拍的信号 d0 的反向信号相与，就是上升沿脉冲；
　　而原始信号取反，然后与延迟一拍信号d0相与就是下降沿脉冲。
如果担心采样不稳定，可以利用延迟两拍的 d1 信号进行相 与。如果担心不定态，还可以将脉冲信号进行锁存。
代码如下所示：

module Shift_Pluse(
	input Clk,
	input Rstn,
	input Shift_In,
	
	output P_Pluse,
        output N_Pluse
	
	);

reg Shift_In_1;
reg Shift_In_2;

always@(posedge Clk or negedge Rstn)
begin
	if(!Rstn)begin
		 Shift_In_1 <= 1'b0;
		 Shift_In_2 <= 1'b0;
	end
	else begin
		Shift_In_1 <= Shift_In;
		Shift_In_2 <= Shift_In_1;
	end
	
end

assign P_Pluse = (!Shift_In_2)&Shift_In_1;
assign N_Pluse = (!Shift_In_1)&Shift_In_2;


endmodule

测试代码：

module Shift_Pluse_tb;
	reg Clk;
	reg Rstn;
	reg Shift_In;
	
	wire P_Pluse;
    wire N_Pluse;
	
	Shift_Pluse u_Shift_Pluse(
			.Clk(Clk),
			.Rstn(Rstn),
			.Shift_In(Shift_In),
			
			.P_Pluse(P_Pluse),
			.N_Pluse(N_Pluse)
	);
	
	initial Clk = 1;
	
	always #5 Clk = ~Clk;
	
	initial
		begin
			Shift_In = 1'b0;
			Rstn = 1'b1;
			#200;
			Rstn = 1'b0;
			#100;
			Rstn = 1'b1;
			
			#300;
			Shift_In = 1'b1;
			#300;
			Shift_In = 1'b0;
			#300；
			
			$finish();
		end
	
endmodule

（反入与延上升沿：取反输入信号之后，再与延迟一拍的输出相与就得到了上升沿） 综合得到的电路如下所示：

这个电路把代码中的Q触发器优化掉了。两个输出信号D_rising_edge 、D_falling_edge分别输出上升沿检测信号脉冲和下降沿检测信号脉冲。

仿真结果

作者：雨人 和 IC_learner

作者博客链接：从多级延迟触发器到边沿检测