电子设计自动化(EDA)实验

电子设计自动化（EDA）实验,2003年5月,实验体系,实验内容,电子设计自动化（EDA）实验,指导思想,参考资料,实验体系,返回,EDA实验体系,点击“返回”按钮可返回主页,指导思想,EDA实验反映了我国当前在数字实验教学体系、内容和方法上的改革思路和教学水平。,EDA实验能使学生尽快掌握现代电子设计自动化技术的新方法、新工具和新手段。,电子设计自动化（EDA）实验是我校国家面向21世纪电工电子课程体系改革和电工电子教学基地建设教学改革的研究成果。,EDA实验教学的目标定位在系统地、科学地培养学生的实际动手能力、理论联系实际的能力、工程设计能力与创新意识。,返回,点击“返回”按钮可返回主页,实验一2位16进制数转换2位10进制数EDA基础性实验,1.熟悉EDA软件使用环节，了解EDA实验过程；掌握EDA软件设计平台的VHDL、ABEL、图形、符号和状态机输入设计方法；3.掌握EDA软件设计平台的逻辑仿真工具；4.掌握EDA软件设计平台的综合设计、编译方法；5.掌握可编程芯片下载的方法。,实验目的,实验目的,实验要求,知识点,难点指导,实验一2位16进制数转换2位10进制数,实验要求,在北方交通大学可编程实验系统（如下图所示）的8位搬码开关SW24输入两个四位二进制数（小于1010），显示在LED1和LED3七段显示发光管上。两位二进制数相加后的和显示在LED5（高位）和LED6（低位）七段显示发光管上。,实验目的,实验要求,知识点,难点指导,实验一2位16进制数转换2位10进制数,实验目的,实验要求,知识点,难点指导,EDA实验的步骤及实验板的结构,软件环境的熟悉,参阅软件使用说明，在实验前具备基本应用能力；,下载到实验板如何完成,参阅使用说明中实验板接线说明。,知识点,难点指导,注意电源线的正负极不能接反！,实验一2位16进制数转换2位10进制数,实验目的,实验要求,知识点,难点指导,基本仪器,实验一2位16进制数转换2位10进制数,实验目的,实验要求,知识点,难点指导,实验二彩灯控制器EDA设计型实验,掌握用VHDL语言设计时序电路的设计方法；,掌握分频器、译码和显示接口电路的设计方法。,设计并制作一彩灯循环电路。,实验目的,实验要求,实验目的,实验要求,知识点,难点指导,提供一1MHz脉冲信号（管脚锁定83），6个LED发光管（低电平有效）及管脚锁定如下图所示。用PLD器件设计一彩灯。,实验二彩灯控制器,第一秒，40号灯和69号灯亮；,第二秒，31号灯和79号灯亮；,第三秒，22号灯和9号灯亮；,第四秒，12号灯和18号灯亮；,第五秒，4号灯和28号灯亮；,第六秒，74号灯和36号灯亮；,第七秒，73号灯和35号灯亮；,第八秒，70号灯和34号灯亮；,实验目的,实验要求,知识点,难点指导,提供一1MHz脉冲信号（管脚锁定83），6个LED发光管（低电平有效）及管脚锁定如下图所示。用PLD器件设计一彩灯。,实验二彩灯控制器,实验目的,实验要求,知识点,难点指导,要求彩灯循环是：第一秒，40号灯和69号灯亮；第二秒，31号灯和79号灯亮；第三秒，22号灯和9号灯亮；第四秒，12号灯和18号灯亮；第五秒，4号灯和28号灯亮；第六秒，74号灯和36号灯亮；第七秒，73号灯和35号灯亮；第八秒，70号灯和34号灯亮；第九秒，40号灯和69号灯亮；,要求写出设计思想及下载实现。,实验二彩灯控制器,实验目的,实验要求,知识点,难点指导,分频器、译码器设计应用,软件平台输入方法的熟练掌握,对于输入方法可选择文本输入或原理图输入方法；,知识点,难点指导,通过温习课堂教学中相关知识或查阅相关资料，于实验前完成设计。,实验二彩灯控制器,实验目的,实验要求,知识点,难点指导,注意管脚锁定。,LED1-LED6中不需要的发光管应该通过开关将其关断；,难点指导,实验二彩灯控制器,实验目的,实验要求,知识点,难点指导,基本仪器,实验二彩灯控制器,实验目的,实验要求,知识点,难点指导,在数据通讯、遥测等领域用于同步码识别。当检测到同步码后，输出一个信号，以便将序列脉冲的数据同步取出。,序列脉冲同步码检测,选做题1,具体方法：每收到一个串行码，就进行记忆，在本例中，串行码长度为7位，另外需要检测一个仅收到前沿的状态。,实验要求：,系统有两个手动输入按钮a,b及时钟，复位键。当两个手动按钮同时输入1时并保持足够三个时钟脉冲时，LED显示器显示圆周率3.14159即的前几位，若不满足条件即未收到三组及以上同时的双1输入则保持0。如果按压下复位键LED显示0，直到再次有三组及以上同时的双1输入，又进行功能循环。,选做题2,双1检测发生器,实验要求：,选做题2,详细描述如下：当系统时钟到来时,系统首先判断是否按压下复位键，若已经按压下复位键则不论输入为何值，系统的LED显示始终保持为0，若复位键空闲，则继续进行判断，观察输入的情况。每次当时钟上升沿到来时，判断同时输入的两个端口是否输入并记录同时输入1的个数，及判断满足条件的1的组数，同时判断满足条件的组数与3的关系，若小于3，则继续计数，并保持显示为0，若记录组数为3则在LED显示器上显示圆周率，同时不断判断是否有复位键的输入，若有则恢复为0。,双一检测发生器（续）,利用两块板子，进行串行通信，在第一块板子上按键，代表一个数，比如8，然后进行译码，把译出的码串行发送到第二块板子上；在第二块板子上建立同步，识别出该码，译码后显示在第二块板子上；注意两块板子之间只能连一条线。,选做题3,串行通信,实验要求：,8位二进制搬码输入，被乘数分配四位二进制，管脚锁定为48引脚（高位），依此为49,50,51,乘数分配四位二进制，管脚锁定为52引脚（高位），依此为54,55,56。被乘数显示在LED1七段发光管上，管脚分配为a1a7（40,39,37,36,35,34,33）,乘数显示在LED3上，管脚分配为b1b7（22,21,20,18,17,16,15）。乘积高位显示在LED5，管脚分配为c1c7（4,81,80,79,77,76,75），乘积低位显示在LED6，管脚分配为d1d7（74,73,70,69,68,67,65）。要求乘法表用两级VHDL模块完成，第一级完成输入、乘法和二进制到二位BCD的功能，第二级完成显示功能。,选做题4,99乘法表,实验要求：,8位二进制搬码输入，十位BCD码管脚锁定为48引脚（高位），依此为49,50,51,另一个个位BCD码，管脚锁定为52引脚（高位），依此为54,55,56。十位BCD码显示七段发光管，管脚分配为a1a7（40,39,37,36,35,34,33）,个位BCD码显示七段发光管，管脚分配为b1b7（22,21,20,18,17,16,15）。二进制高位显示七段发光管，管脚分配为c1c7（4,81,80,79,77,76,75），二进制低位显示七段发光管，管脚分配为d1d7（74,73,70,69,68,67,65）。,选做题5,2位BCD码到2位8421码转换电路,实验要求：,要求采用图形输入且仅用两块74LS283完成。,基本部分提供一个1MHz的时钟频率（管脚83），当输入按键（管脚48）连续输入三个1时，LED1七段显示发光管输出显示（管脚分配为40,39,37,36,35,34,33），每秒显示一个字，即3、1、4、1、5、9、2、6，然后往复循环。发挥部分显示一个字后，停半秒再显示下一个字。并且显示一个字的同时，喇叭鸣叫（管脚64）。,选做题6,6发生器,实验要求：,实验三数字密码引爆器EDA数字系统综合设计实验,1.掌握用VHDL语言设计数字控制系统方法2.掌握编码、译码和显示接口电路的设计方法3.掌握EDA平台中的存储器电路设计方法,实验目的,实验目的,实验要求,知识点,难点指导,数字密码引爆器应具有如下功能。,实验三数字密码引爆器,（1）系统通电后，系统处于等待状态，按F1键即可由键盘输入密码，此时，显示器的最右侧数码管显示“”。,（2）密码输入中如有错误可按F2键删除，重新键入。键入密码后按F1键与系统密码进行比较，若正确则按F4进行引爆；如不正确，则发出报警信号。,实验内容,实验目的,实验要求,知识点,难点指导,（3）在输入密码正确时，可以按F3键修改系统密码，密码由0-9十个数字键输入，位数最多为8位。,（4）为提高系统保密性，密码输入时，显示器只显示F,报警装置安装在工作人员室中。,实验内容,实验三数字密码引爆器,实验目的,实验要求,知识点,难点指导,基本仪器,实验三数字密码引爆器,实验目的,实验要求,知识点,难点指导,知识点,难点指导,课堂教学中编码、译码及显示接口电路设计,软件平台输入方法的选择,在这个实验中，输入方法可选择文本输入与原理图输入相结合的方法。,实验三数字密码引爆器,实验目的,实验要求,知识点,难点指导,自动绕线机数字系统（控制型题目）,选做题1,实验要求：,设计一台自动绕线机数字系统，要求用可编程逻辑器件实现如下功能：（1）绕线机能够自动控制线包的绕制匝数，并且匝数可以预先设定；（2）自动记录电动机转动次数，即绕制的匝数，并有三位十进制数字显示；（3）绕制过程发生事故，允许操作者拨动手动开关，使电机停转，以便排除故障；（4）一次绕制完成，绕线机自动切断电机电源，保持显示数据，操作者可以从容取下成品，重新开始。,自动售货机（控制型题目）,选做题2,实验要求：,自动售货机可以销售许多种类商品，通过选择需要的商品按钮，投入一定数量的硬币，顾客就可以获得所需要的商品。该自动售货机应具有如下功能。（1）设自动售货机能销售三种商品：热狗、汉堡和双层汉堡，它们的单价分别是1元、4元和8元。并且机器中三种商品的数量无限。（2）自动售货机允许投入1元、2元和5元硬币。当总投入的币值等于顾客需要的商品单价时，机器送出需要的商品；若总投入的币值大于顾客需要的商品单价时，机器除提供需要的商品之外，并将余币退出；若总投入的币值小于顾客需要的商品单价时，则机器退出顾客投入的硬币。另外，设机器内1元和2元找零硬币无限。,自动售货机（控制型题目）续,选做题2,（3）如果投入的硬币达到或大于所要购买商品的价格就不必再投入硬币了，自动售货机会发出一个指示信号使接受硬币的装置不再接收更多的硬币。（4）为提高自动售货机的效率，每次投币时间应有规定。设定每次购买商品的允许投币时间为30秒，在此时间到的时候，总投币值不足顾客购买的商品单价时，售货机按不足钱数处理，退还全部投入硬币。如在设定时间内，总投币值不足顾客购买的商品单价时，若需取消交易则可按取消键，售货机按不足钱数处理，退还全部投入硬币。（5）当顾客完成一次购买之后或按错所需要的商品按钮，需要设置一个重新开始按钮，使整个系统恢复到初始状态。（6）顾客一次只能购买一种商品的一个，若需要更多的商品或者其它的品种，则需要重复第一次的操作。,设计一个由NRZ到HDB3编码的模块（通信型题目）,选做题3,编码规则如下：对于一个输入的码流如0111_0011_0000_1100。第一个1为+1，第二个为-1，第三个为+1，依次类推。当遇到四个连0的时候，第四个零的地方必须变成+/-(1），也叫破坏点（V）。必须保证两个破坏点V之间的“1”的个数是奇数个，同时破坏点的极性与前面一个“1”的极性一样，“1”之间的极性必须是交替的，“V”之间的极性也是交替的。即将该0000变为1001或0001：将0000变成1001时是因为0000之前的1是偶数个(与上一个V之间)，变成0001是因为0000前的1是奇数个(与上一个V之间)。并且1001或0001中后一个1的符号与他前面的1相同。最后输出的两路数据流为正负双轨的码流。,实验要求：,设计一个由NRZ到HDB3编码的模块（续）,选做题3,如：0111001100001100变为01(+)1(-)1(+)001(-)1(+)0001(+)1(-)1(+)00，得到P+=0101000100010100；得到P-=0010001000001000又如：0111000100001100变为01(+)1(-)1(+)0001(-)1(+)001(+)1(-)1(+)00，得到P+=0101000010010100；得到P-=0010000100001000又如:000010000111111000000001变换为:(+1)00(+1)(-1)000(-1)(+1)(-1)(+1)(-1)(+1)(-1)(+1)00(+1)(-1)00(-1)(+1)得到P+=100100000101010100100001；得到P-=000010001010101000010010反之，解码过程是一个逆过程,当两正负轨的HDB3数据输入后，检查其中一轨数据中是否有1001和10001，同时另一轨上的数据为0000或00000，如果是,则将1001变为0000，将10001变为10000，合并后输出NRZ码流,否则直接合并,码率转化（通信型题目）,有A，B两种码制，每位8BIT，其中B码每桢共35*4=140个数据，A码每桢144个数据，如下左图所示,选做题4,A中增加了A，B，C，D四个控制字节，其中A，B是无用字节，C，D的定义如下：,实验要求：,码率转化（通信型题目）续,选做题4,其中H4H3H2H1可分为有效和无效两种状态，定义B中数据的第一个（8位）为G（1）H4H3H2H1有效当H4H3H2H1为“1011”时表示其有效，如果其有效，根据I4I3I2I1J4J3J2J1的值来确定G在A中的位置，其中I4I3I2I1J4J3J2J1的值139时，输出H为1，表示报警，报警信号一直持续到下一个D来到时。当H4H3H2H1无效时，（还有一个报警信号的定义，现在记不起来了）要求：A输出速率288K/S，输出G，和两个报警信号。,桶形移位寄存器的设计（接口型题目）,选做题5,系统要求实现32位数据流的移位运算，包括逻辑右移，逻辑左移，算术右移，算术左移，循环右移，循环左移。由于系统要求是一个纯组合电路，所以不允许使用时钟。,输入电路：,（1）32位并行数据输入。（2）移位的方向指示，左移或右移；（3）移位位数的指示（4）三种移位的选择标志，包括逻辑移动，算术移动，循环移动。在同一时间，此三种情况只有一种发生，不会有两种或者两种以上的情况出现。,输出电路：输出移位结果32位,实验要求：,桶形移位寄存器的设计（接口型题目）续,选做题5,设