西電eda大作業(yè)

1、EDA實(shí)驗(yàn)報(bào)告 班級(jí)：021211班 指導(dǎo)老師：楊明磊實(shí)驗(yàn)一：QUARTUS II軟件使用及組合電路設(shè)計(jì)仿真一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩W(xué)習(xí)QUARTUS II軟件的使用，掌握軟件工程的建立、VHDL源文件的設(shè)計(jì)和波形仿真等基本內(nèi)容；二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1. 四選一多路選擇器的設(shè)計(jì) 首先利用Quartus完成4選1多路選擇器的文本編輯輸入(mux41a.vhd)和仿真測(cè)試等步驟，給出仿真波形。（1） 、功能及原理 原理：數(shù)據(jù)選擇器又稱(chēng)為多路轉(zhuǎn)換器或多路開(kāi)關(guān)，它是數(shù)字系統(tǒng)中常用 的一種典型電路。其主要功能是從多路數(shù)據(jù)中選擇其中一路信號(hào)發(fā)送出去。所以它是一個(gè)多輸入、單輸出的組合邏輯電路。 功能：當(dāng)選擇控制端s10=0

2、0時(shí)，輸出；s10=01時(shí)，輸出；s10=10時(shí)，輸出；s10=11時(shí)，輸出。（2） 、邏輯器件符號(hào) （3） 、VHDL語(yǔ)言（4） 、波形仿真（5） 、仿真分析 由波形可知：當(dāng)s10=00時(shí)，y的波形與a相同； 當(dāng)s10=01時(shí)，y的波形與b相同； 當(dāng)s10=10時(shí)，y的波形與c相同； 當(dāng)s10=11時(shí)，y的波形與d相同； 與所要實(shí)現(xiàn)的功能相符，源程序正確。2、 七段譯碼器程序設(shè)計(jì)仿真（1） 、功能及原理 7段數(shù)碼是純組合電路，通常的小規(guī)模專(zhuān)用IC，如74或4000系列的器件只能作十進(jìn)制BCD碼譯碼，然而數(shù)字系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算都是2進(jìn)制的，所以輸出表達(dá)都是16進(jìn)制的，為了滿(mǎn)足16進(jìn)制數(shù)的譯

3、碼顯示，最方便的方法就是利用VHDL譯碼程序在FPGA或CPLD中實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)中的數(shù)碼管為共陽(yáng)極，接有低電平的段發(fā)亮。例如當(dāng)LED7S輸出為 0010010 時(shí)，數(shù)碼管的7個(gè)段：g、f、e、d、c、b、a分別接0、0、1、0、0、1、0，于是數(shù)碼管顯示“5”。 （2） 、邏輯器件符號(hào)（3） 、VHDL語(yǔ)言（4） 、波形仿真（5） 、仿真分析 由仿真波形可以直觀看到，當(dāng)A=“0000”時(shí)，led7s=1000000，數(shù)碼管顯示為0；A=“0001”時(shí)，led7s=1111001，數(shù)碼管顯示為1；.依此可驗(yàn)證波形仿真結(jié)果完全符合預(yù)期，源程序正確。3、 實(shí)驗(yàn)心得 在第一次上機(jī)實(shí)驗(yàn)中，我們通過(guò)對(duì)EDA設(shè)

4、計(jì)軟件Quartus使用，初步學(xué)會(huì)了它的使用方法。在實(shí)驗(yàn)中我們編寫(xiě)程序，編譯，進(jìn)行時(shí)序仿真以驗(yàn)證程序?qū)﹀e(cuò)等。在完成VHDL的編輯以后，進(jìn)行編譯，結(jié)果出現(xiàn)了很多錯(cuò)誤，在細(xì)心的檢查之下，最終將VHDL描述修改成功并且通過(guò)了編譯，在編譯過(guò)程中我了解到很多在書(shū)本上沒(méi)有理解的知識(shí)?？偟膩?lái)說(shuō)，通過(guò)上機(jī)實(shí)驗(yàn)，我激發(fā)了對(duì)EDA學(xué)習(xí)的興趣，也對(duì)這門(mén)課程有了更深的理解，對(duì)EDA設(shè)計(jì)軟件Quarter的使用也更加熟練。實(shí)驗(yàn)二 計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)與顯示一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）、熟悉利用QUARTUS II中的原理圖輸入法設(shè)計(jì)組合電路，掌握層次化設(shè)計(jì)的方法;（2）、學(xué)習(xí)計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)、多層次設(shè)計(jì)方法和總線數(shù)據(jù)輸入方式的仿真，并進(jìn)行電路板

5、下載演示驗(yàn)證。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、完成計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)（4位二進(jìn)制加減可控計(jì)數(shù)器）（1）、功能及原理 含有異步清零和計(jì)數(shù)使能的4位二進(jìn)制加減可控計(jì)數(shù)器： 清零端reset：低電平有效，異步清零，即reset=0時(shí)，無(wú)論時(shí)鐘處于什么狀態(tài)，輸出立即置零。 使能端enable：高電平有效，即enable=1時(shí)，計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)；enable=0時(shí)，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。 加減控制端updown：當(dāng)updown=0時(shí)，為減法計(jì)數(shù)器；當(dāng)updown=1時(shí)，為加法計(jì)數(shù)器。（2） 、邏輯器件符號(hào)（3） 、VHDL語(yǔ)言（4） 、波形仿真updown=1時(shí)，為加法計(jì)數(shù)：updown=0時(shí)，為減法計(jì)數(shù)：（5） 、仿真分析 由以上兩

6、個(gè)波形很容易看出，enable=1時(shí)，計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)；reset=0時(shí)，計(jì)數(shù)器置零；updown=0時(shí)，減法計(jì)數(shù)；updown=1時(shí)，加法計(jì)數(shù)；co為進(jìn)位端。符合設(shè)計(jì)初衷。2、50M分頻器的設(shè)計(jì)（1）、功能及原理 50M分頻器的作用主要是控制后面的數(shù)碼管顯示的快慢。即一個(gè)模為50M的計(jì)數(shù)器，由時(shí)鐘控制，分頻器的基本原理與上述計(jì)數(shù)器基本相同。分頻器的進(jìn)位端co用來(lái)控制加減計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘，將兩個(gè)器件連接起來(lái)。（2）、邏輯器件符號(hào)（3）、VHDL語(yǔ)言 (4)、波形仿真 (5)、仿真分析 由波形仿真可以看出，enable=1時(shí)，由0開(kāi)始計(jì)數(shù)，由于計(jì)數(shù)器模值較大，故只顯示了一部分波形，計(jì)數(shù)范圍由0到50M

7、。3、七段譯碼器程序設(shè)計(jì) 在實(shí)驗(yàn)一中已給出具體程序及仿真結(jié)果，不再贅述。4、計(jì)數(shù)器顯示譯碼設(shè)計(jì)與下載 以前面設(shè)計(jì)的七段譯碼器decl7s和計(jì)數(shù)器為底層元件，完成“計(jì)數(shù)器顯示譯碼”的頂層文件設(shè)計(jì)。計(jì)數(shù)器和譯碼器連接電路的頂層文件原理圖如下：原理圖連接好之后就可以進(jìn)行引腳的鎖定，然后將整個(gè)程序下載到已經(jīng)安裝好的電路板上，即可進(jìn)行仿真演示。3、 實(shí)驗(yàn)心得 實(shí)驗(yàn)三：大作業(yè)設(shè)計(jì)（循環(huán)彩燈）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模壕C合應(yīng)用數(shù)字電路的各種設(shè)計(jì)方法，完成一個(gè)較為復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)；2、 設(shè)計(jì)目標(biāo) 設(shè)計(jì)一個(gè)循環(huán)彩燈控制器，該控制器可控制10個(gè)發(fā)光二極管循環(huán)點(diǎn)亮、間隔點(diǎn)亮或者閃爍等花型。要求至少設(shè)計(jì)三種以上花型，用按鍵控制花型

8、之間的轉(zhuǎn)換，并用數(shù)碼管顯示當(dāng)前花型。3、 設(shè)計(jì)原理4、 設(shè)計(jì)流程 1、分頻器的設(shè)計(jì) 所用50M分頻器在實(shí)驗(yàn)二中已有具體說(shuō)明，不再贅述。2、 彩燈控制器的設(shè)計(jì)（1） 、功能及原理 清零端reset：高電平有效，異步清零。即當(dāng)reset=1時(shí)，燈全滅。 使能端enable：enable=1時(shí)，彩燈工作。 花樣控制端s10：s10取不同的值來(lái)控制花樣的轉(zhuǎn)換。 led10s：控制10個(gè)led燈的亮滅。（2）、邏輯器件符號(hào)（3）、VHDL語(yǔ)言3、 七段譯碼器設(shè)計(jì) （1）、功能原理 原理在實(shí)驗(yàn)一中已詳細(xì)說(shuō)明，功能是顯示花樣序號(hào)。 （2）、VHDL語(yǔ)言 4、 頂層文件原理圖如下：5、 仿真波形第一種波形：（從左到右依次點(diǎn)亮，再?gòu)挠业阶笠来吸c(diǎn)亮）第二種波形：（從左到右依次兩兩點(diǎn)亮，再?gòu)挠业阶笠来蝺蓛牲c(diǎn)亮）第三種波形：（從內(nèi)到外順次展開(kāi)點(diǎn)亮）第四種波形：（閃爍點(diǎn)亮）6、 仿真分析 由波形仿真結(jié)果可知，源程序正確。5、 實(shí)驗(yàn)心得 這次實(shí)驗(yàn)在參考資料的