用Verilog语言设计一个除法器，能在 Basys2 开发板上实际运行。 被除数为 16 位，除数为 8 位，被除数和除数都用按键输入，结果用数码管显示，设置一个 使能开关，开关朝上拨时才进行运算。由于数码管和按键等资源数量较少，因此可以考虑采 取下面的方案实现。 LD2 LD1 LD0 指示状态，000 是起始状态，001 用于输入被除数高 8 位，010 用于输入被 除数低 8 位，011 用于输入除数（8 位），100 用于显示结果，101 用于显示被除数和除数 btn1 和 btn0 和数码管配合，用于改变准备输入的数据 btn2 用于将数码管显示的数据输入到相应的地方，同时切换状态。btn3 的功能也是切换状 态，如果用 btn3 切换状态，则不改变原来的数据。 sw6 如果为 1 表示允许进行除法运算，为 0 则表示不允许。 因为 LD2-LD0 为 100 和 101 时需要显示 6 位 16 进制数，而数码管只有 4 个，所以用 sw7 进行切换。LD2-LD0 为 100 时，sw7 为 0 时显示商，为 1 时显示余数，LD2-LD0 为 101 时， sw7 为 0 时显示被除数，为 1 时显示除数。

这是一个比较完整的设计，需要一些基本的Verilog语言知识以及FPGA开发板的使用经验。下面是一个可能的解决方案，仅供参考。 首先，我们需要定义一些常数，如状态的编码、数码管的位数等： ```verilog `define STATE_IDLE 3'b000 `define STATE_DIVIDEND_HIGH 3'b001 `define STATE_DIVIDEND_LOW 3'b010 `define STATE_DIVISOR 3'b011 `define STATE_RESULT 3'b100 `define STATE_DISPLAY 3'b101 `define DIGIT_NUM 4 ``` 接下来定义一些输入输出端口： ```verilog module divider( input clk, rst, input en, input [7:0] divisor, input [15:0] dividend, output reg [3:0] seg, output reg [2:0] ld, output reg [7:0] an ); // ... endmodule ``` 我们需要使用一个时钟和复位信号，以及使能信号、被除数和除数的输入端口，还有用于数码管的输出端口。 接下来定义一些状态机的变量： ```verilog reg [2:0] state; reg [7:0] dividend_temp; reg [7:0] quotient; reg [7:0] remainder; reg [3:0] dividend_digit[2:0]; reg [3:0] divisor_digit[1:0]; reg [3:0] result_digit[5:0]; reg [3:0] display_digit[5:0]; reg digit_idx; ``` 其中，`state`表示当前的状态，`dividend_temp`是被除数的一个缓存，`quotient`和`remainder`是商和余数，`dividend_digit`和`divisor_digit`分别表示被除数和除数的每一位数字，`result_digit`和`display_digit`分别表示结果和显示的数字，`digit_idx`表示当前正在显示的数字的索引。 接下来定义一些状态转移的逻辑： ```verilog always @(posedge clk) begin if (rst) begin state <= `STATE_IDLE; ld <= 3'b000; quotient <= 0; remainder <= 0; dividend_digit <= {4{4'b0000}}; divisor_digit <= {2{4'b0000}}; result_digit <= {6{4'b0000}}; display_digit <= {6{4'b0000}}; digit_idx <= 0; end else begin case (state) `STATE_IDLE: ld <= 3'b000; if (en) state <= `STATE_DIVIDEND_HIGH; `STATE_DIVIDEND_HIGH: ld <= 3'b001; if (en) begin dividend_temp[15:8] <= dividend[15:8]; state <= `STATE_DIVIDEND_LOW; end `STATE_DIVIDEND_LOW: ld <= 3'b010; if (en) begin dividend_temp[7:0] <= dividend[7:0]; state <= `STATE_DIVISOR; end `STATE_DIVISOR: ld <= 3'b011; if (en) begin divisor_digit[1] <= divisor[7:4]; divisor_digit[0] <= divisor[3:0]; state <= `STATE_RESULT; end `STATE_RESULT: ld <= 3'b100; if (en) begin {quotient, remainder} <= dividend_temp / divisor; state <= `STATE_DISPLAY; end `STATE_DISPLAY: ld <= 3'b101; case ({sw7, state}) 2'b00_`STATE_RESULT: result_digit <= { quotient[15:12], quotient[11:8], quotient[7:4], quotient[3:0], remainder[3:0], 4'b0000 }; 2'b01_`STATE_RESULT: result_digit <= { 4'b0000, remainder[7:4], remainder[3:0], 4'b0000, 2'b00, quotient[7:4], quotient[3:0], 2'b00 }; 2'b00_`STATE_DISPLAY: display_digit <= { dividend[15:12], dividend[11:8], dividend[7:4], dividend[3:0], 2'b00, 2'b00, 2'b00, 2'b00 }; 2'b01_`STATE_DISPLAY: display_digit <= { divisor[7:4], divisor[3:0], 2'b00, 2'b00, 2'b00, 2'b00, 2'b00 }; default: display_digit <= {6{4'b0000}}; endcase digit_idx <= digit_idx + 1; if (digit_idx == (2*`DIGIT_NUM+2)) begin digit_idx <= 0; state <= `STATE_IDLE; end endcase end end ``` 这里使用了Verilog中的case语句，根据当前状态和sw7的值来选择要显示的数字。注意到被除数和除数的每一位数字都是4位的，因此需要使用一个数组来存储。 最后，我们需要将数码管的输出和按键、开关等端口相连： ```verilog assign an = 8'b1111_1110 >> digit_idx[3:0]; assign seg = display_digit[digit_idx-1][3:0]; ``` 这里使用了一个简单的方法，将数码管的8个段依次输出，根据`digit_idx`来选择要输出的数字。 完整代码如下：