4EDA技术及应用课程设计指导书_09电子20126_.doc

长沙学院印A 技术及应用课程设计指导书系（部）电子与通信工程专业09 电子信息工程专业2012 年5 月20 日课程名称：印A 技术课程设计课程编号：主笔人：谢明华主审人：刘辉一、课程设计的目的通过对FPGA （现场可编程门阵列）芯片的设计实践，使学生掌握一般的PLD （可编程逻辑器件）的设计过程、设计要求、设计内容、设计方法，能根据用户的要求及工艺需要进行电子芯片设计并制定有关技术文件。培养学生综合运用已学知识解决实际工程技术问题的能力、查阅图书资料和各种工具书的能力、工程绘图能力、撰写技术报告和编制技术资料的能力，受到一次电子设计自动化方面的基本训练。二、课程设计的题目题目1 、加法计算器设计设计一个无符号十进制硬件加法器，使用Crcatc 一SOPC2000 实验平台的KEY 键或者拨码开关作为输入和控制信号输入通道，数码管显示输出信号。例如：首先输入加数“1 0011000 （数码管显示98 ) ，然后输入被加数“01110001 （数码管显示71 ) ，最后按操作键在数码管上显和169 。此时8 个数码管应从左到右显示：9871 一169 。要求具有异步清零和同步复位功能。系统中不允许调用参数可调加法器宏功能模块。题目2 、拔河游戏机的设计设计一个能进行拔河游戏的电路。电路使用7 个LED 灯，开机后只有中间一个发亮，此即拔河的中心点。游戏双方A 、B 组各持一个按钮，按一次，发光点向己方移动一位。亮点移到任一方终端LED 灯时，这一方就获胜，此时双方按钮均无作用，输出保持，只有复位后才使亮点恢复到中心。拔河开始时或系统复位后，数码管显示“A00 一B00 ；拔河过程中，若A 组按10 次，B 组按9 次，则数码管应显示“A10 一B09 ”。要求有按键防抖动功能，测试状态下，某组按键1 次，灯光只可移动1 位题目3 、彩灯控制器的设计设计一个彩灯控制器，使彩灯（LED 管）能连续发出Hl 、HZ 、H3 三种不同的花型；其中，Hl 为仅一个LED 灯亮且循环左移3 次；花型HZ 为2 个LED 灯亮且循环右移3 次；花型H3 为中间2 个LED 灯亮且亮点分别向左右移动。所有花型每一次循环的时间不少于3 秒钟；要求使用数码管显示当前的花型序号以及该花型剩余的显示时间，例如花型HZ ，还剩余12 秒钟，则数码管显示“HZ 一125 ”。题目4 、洗衣机控制器的设计设计一个电子定时器，控制洗衣机作如下运转：定时启动令正转25 秒令暂停5 秒令反转20 秒令暂停10 秒令定时未到回到“正转20 秒令暂停10 秒令 夕，定时到则停止；若定时到，则停机发出3 秒钟的音响信号；用两个数码管显示洗涤的预置时间（分钟数），按倒计时方式对洗涤过程作计时显示，直到时间到停机；洗涤过程由按下“开始，按键开始；三只LED 灯分别表示“正转，、“反转，、“暂停，三个状态。题目5 、可调脉冲发生器的设计设计一个周期和输出个数可调的脉冲发生器。1 、默认情况下，不断输出一个周期为IKHz ，占空比为50 的脉冲；数码管显示“1000 一50 2 、可对脉冲的频率和占空比进行调整；可调整频率范围“1 一9999HZ ，调整步长自定；若当前2 频率为888HZ ，占空比55 % ，则数码管显示“888 一55 题目6 、洗衣机控制器的设计设计一个洗衣机控制器，控制洗衣机作如下运转：定时启动令正转20 秒令暂停10 秒令反转20 秒令暂停10 秒令定时未到回到“正转20 秒令暂停10 秒令 夕，定时到则停止；若定时到，则停机并发出6 次延续时间为lS 的声音信号；用两个数码管显示洗涤的预置时间（分钟数），按倒计时方式对洗涤过程作计时显示，直到时间到停机；洗涤过程由“开始，信号开始；三只LED 灯表示“正转”、“反转”、“暂停”三个状态。题目7 、出租车计价器的设计设计一个出租车计价器，要求显示里程和金额。起步和到达停车时要求有声音提示；行程小于5 公里时，显示起步价8 元；行程大于基本里程时，每多行一公里，在起步价上加2 元；当出租车等待时，由司机按下等候键，每等待一分钟加1 元。采用脉冲信号模拟轮胎的转数，设每计一个脉冲汽车前进1 米，系统中所需脉冲均由实验箱的50MHz 晶振分频提供。当出租车不载客时，数码管显示“0000 一000 ，当出租车载客时，若总等待时间为21 分钟，行驶里程10 公里，当前费用为39 元，则数码管显示“2110 一039 题目8 、十进制硬件乘法器的设计设计一个无符号十进制硬件乘法器，使用Crcatc 一SOPC2000 实验平台的KEY 键或者拨码开关作为输入和控制信号输入通道，数码管显示输出信号。例如：首先输入乘数“1 0011000 （数码管显示98 ) ，然后输入被乘数“0111 （数码管显示7 ) ，最后按操作键在数码管上显示乘积686 。此时8 个数码管应从左到右显示： 98H7 = 686 ”。系统中不允许调用系统提供的参数可调乘法器。题目9 、多路十进制频率计设计设计一个十进制频率计，要求能同时测量2 路通道的频率，一次只能显示一个通道的频率值，所以需要对显示进行手动切换，采用2 个LED 灯作为通道的标志，例如第2 个LED 灯亮，第1 个LED 灯灭，则表示当前显示的频率通道为第2 通道。测频范围为1 Hz 一999KHz 。待测频率可通过试验箱提供的50MHz 分频获得也可以外接脉冲信号。如选择了通道1 ，且通道1 被测频率为1234HZ 时，数码管显示“1 一XX1234 ( X 表示数码管灭）；若选择了通道2 ，且通道2 被测频率为876000HZ 时，数码管显示“2 一876000 题目10 、数字竞赛抢答器的设计设计一个4 路抢答器，抢答器具有第一信号鉴别和锁存功能，使除第一抢答者外的按钮不起作用。设置一个主持人“复位，按钮，主持人复位后，开始抢答，成功抢答后，第一抢答者对应的LED 灯亮，其余3 个LED 灯灭，同时扬声器发出3 秒的音响。设置一个计分电路，每组开始预置0 分，由主持人记分，答对一次加1 分，答错不扣分，最高分9 分，如1 一4 组得分分别为2 分、0 分、5 分、8 分，则数码管显示“2 一0 一5 一8 题目11 、减法计算器设计设计一个无符号十进制硬件减法器，使用Crcatc 一SOPC2000 实验平台的KEY 键或者拨码开关作为输入和控制信号输入通道，数码管显示输出信号。例如： 首先输入被减数“1 0011000 （数码管显示98 ) ，然后输入减数“01110001 （数码管显示71 ) ，最后按操作键在数码管上显示：98 一71 = 27 ，其中“27 ”这2 个数字要闪烁显示。要求电路具有异步清零功能。不允许调用系统提供的参数可调减法器。3 题目12 、密码锁的设计设计一个二进制密码锁：密码长度为8 位，如“10110l10 ，可对密码进行预置和修改；密码输入错误时有报警声，同时数码管显示相应的错误次数，例如“ERRI ”、“ERRZ ”、“ERR3 密码连续3 次输入错误则延时10 秒后自动锁定系统，同时数码管显示”OVER ，需复位后才能继续输入。选做功能：数码管能实现滚动显示。题目13 、时钟电路设计设计一个时钟电路，包括时钟、分钟、秒钟以及10 毫秒的显示，它们分别占用两个数码管；时钟初始值为23 : 59 : 5980 ；要求可对时钟、分钟进行预置和修改操作；可设置3 组闹铃时间，时间到时给出10 秒的报警声或音乐并给出灯光提示。题目14 、跑表电路设计设计一个跑表电路，包括分钟、秒钟以及毫秒的显示，分钟、秒钟分别占用两个数码管，毫秒占用三个数码管；该跑表要求实现8 组计时功能。例如在长跑比赛中，可以记录并查看8 个同学的跑步成绩；开始计时、存储任一计时数值成功的时候发出“嘀”一声。题目15 、篮球比赛电子记分牌设计设计一个篮球比赛记分牌，使用4 位数码管显示倒计时的分钟、秒钟值；2 位数码管显示A 方得分；2 位数码管显示B 方得分；使用LED 灯作为上、下半场的标志；单次加分值包括1 分、2 分和3 分；半场时间到输出3 秒的声光提示；可进行比赛暂停、比赛加时等操作；终场时间到输出5 秒的声光提示。题目16 、音乐播放器的设计实现一个能播放3 首歌曲的音乐播放器。可进行循环播放和手动播放两个模式的选择。如果为手动播放，则通过拨动拨码开关第1 、2 位选择。播放音乐时，要求将该音乐的序号（分别为Al 、AZ , A3 ）以及该音乐播放剩余的时间（秒）显示在数码管上，例如当前正播放的第二首歌还剩余102 秒，则数码管显示：AZ 一1025 。题目17 、模拟停车场管理系统的设计实现一个模拟停车场管理系统，使用8 位拨码开关表示车号，按键A 按下一次表示该车进入停车场，同时数码管显示该车车号（为方便模拟，按1 元分钟，例如车号为“1000 0011 ”则数码管显示82 ) ；按键B 按下一次表示该车从停车场出来，该车出来时用数码管显示的信息包括：2 位车号、停车时间（2 位小时数）、2 位停车费用（3 元小时，不足1 小时的按1 小时计（例如82 号车停车12 . 3 小时，费用36 元，数码管显示为82 一12 一36 ) 题目18 、售票系统显示牌的设计实现一个售票系统显示牌的设计，使用8 位拨码开关输入车次，按键A 按下一次表示该车次售出一张票，同时数码管显示该车次（K + 3 个数码管显示拨码开关对应的十进制数，如拨码开关值为”00010101 ”时，则车次为, K 021 ）及该车次剩余的票数（每车次总票数值为100 ) ，若K021 次车还剩余78 张票，则数码管显示“K021 一78 ”。要求至少存储3 趟车次信息，例如车次K020 , K021 , K022 。要求具有退票功能。题目19 ：乒乓球游戏电路设计设计一个乒乓球游戏电路，游戏分A 方及B 方，以8 位LED 灯指示乒乓球的行进路径；允许一个LED 灯亮，亮的时间为0 . 5 秒，表示乒乓球所在位置，A 、B 方各持一按键进行接发球操作，当乒乓球移动到最靠近己端，即最靠近己方的数码管发光期间，及时按下了按键，则4 接发球成功，提前按下或按下不及时则接、发球失败，对方得1 分。系统复位时，A 方发球；比赛采用得分方发球规则；要求使用数码管显示比赛双方的代号及得分，如A28 一Bg 表示A 得分为28 分，B 得分9 分。比赛采用21 分制。比赛结束时8 位LED 灯同时闪烁5 秒。题目20 、奇偶校验器的设计设计一个奇偶检验器，要求模拟串行数据输入，并可对其进行奇偶校验。例如对于1 位开始位、8 位数据位和1 位奇偶校验位的10 位串行数据，由1 个按键根据时序逐个输入，数码管应实时提示当前应输入的数据序号；奇校验或偶校验模式应能设置，edd 代表奇校验，cve 表示偶校验；显示格式例子：显示edd 一9 表示当前模式为奇校验，当前应输入第9 位（即数据位的第8 位）数据；显示odd 一队55 则表示奇校验通过；显示odd 一FFFF 则表示奇校验失败。题目21 、病房呼叫系统设计设计一个病房呼叫系统，使用实验箱上的8 个KEY 按键模拟8 个床位的呼叫按钮，8 个LED 灯作为指示器，8 个拨码开关作为护士应答键。病人呼叫时，发出声音及显示提示（例如第3 个KEY 按键按下进行呼叫，数码管显示CALL 一03 ，第3 个LED 灯闪），当护士应答后，声光提示关，数码管显示CALL 一NL 几L 。题目22 、频率发生器设计设计一个频率发生器，要求能产生4 路频率，频率范围为O . SHz 一IMHz ，可对每路频率的大小进行调节与设置，可用数码管显示产生的频率通道数、频率值及占空比。例如选定第1 路频率输出IKHZ ，占空比30 的方波时，数码管循环滚动显示“Pl 一1000HZ 一30 题目23 、带有偶校验位的数据发生器设计设计一个带有偶校验位的数据发生器。该数据发生器具有8 位输入，输出是一组串行（低位先行）的9 位二进制数码，其中串行输出的数码的最后一位（即最高位）为偶校验位（由数据发送器输出时加入），前8 位依次为数据位，当输入的8 位二进制码中有奇数个1 时，使其偶校验位为1 ，否则为0 。同时数码管显示该8 位二进制数的十进制值。系统提供50MHZ 频率的时钟源。题目24 、带有奇校验位的数据发生器设计设计一个带有奇校验位的数据发生器。该数据发生器具有8 位输入，输出是一组串行（低位先行）的9 位二进制数码，其中串行输出的数码的最后一位（即最高位）为奇校验位（由数据发送器输出时加入），前8 位依次为数据位，当输入的8 位二进制码中有奇数个1 时，使其奇校验位为0 ，否则为1 。同时数码管显示该8 位二进制数的十进制值。系统提供50MHZ 频率的时钟源。三、设计内容（主要技术关键的分析、解决思路和方案比较等）1 、VHDL 语言程序设计；2 、波形仿真；3 、在实验装置上进行硬件测试，并进行演示；4 、提交一份完整的课程设计资料，包括设计原理、程序设计、程序分析、仿真分析、硬件测试、调试过程，参考文献、设计总结等。四、设计步骤5 、l 、收集材料；6 、2 、方案论证；7 、3 、设计VHDL 语言程序；8 、4 、利用实验设备进行硬件联接，组装程序、运行并调试程序，验证预期的功能的实现。9 、5 、调试运行正常后，向老师申请并等待老师的成绩评定。10 、6 、编写设计说明和使用说明书，写出设计小结。五、设计要点掌握可编程逻辑器件的工程设计方法，利用QtlartLISll 集成开发环境完成电路的设计。1 、新建工程2 、输入设计项目VHDL 代码3 、存盘，注意文本取名4 、添加约束文件5 、选择目标器件6 、启动编译7 、仿真测试和波形分析8 、编程下载配置9 、硬件测试六、设计进度安排七、考核标准分为优秀、良好、中等、及格、不及格五等。根据完成设计程序、硬件测试、答辩、出勤情况由指导老师集体研究、综合评定。八、注意事项1 、除查阅资料和调研外，学生一般都必须在指定场所进行设计，外出需向指导老师或设计组长请假。2 、无故不参加设计者，以旷课论处。严重者取消设计资格。3 、所有设计者必须独立思考，独立完成设计，不得抄袭。抄袭者一经发现，取消设计成绩。4 、按时完成设计任务，设计的最后一天交清设计文件资料。九、参考文献起止