eda实验指导书资料

EDA实验指导书

目录

录I

使用本实验指导书的缺省约定...................................................3

实验用到的资源和原理.........................................................3

实验1二输入与门设计.......................................................6

实验23/8译码器的设V.............................................................................................................9

实验3数控分频器的设计.....................................................10

实验47段数码显示控制器设计..............................................11

实验5红绿灯控制器设计....................................................12

实验报告内容.................................................................14

使用本实验指导书的缺省约定

本实验指导书的所有实验均采用软件为QuartusH,硬件芯片为

ALTERA的Cycloneii系列FPGA芯片EP2c8Q208c8。

实验1・3用到的资源和原理

实验用到的资源包括1：按键2：发光二极管指示灯3：20M方波

时钟4：七段码

各个功能引脚如下和FPGA的连接关系如下：

FPGA引脚时钟FPGA引脚七段码

2820M时钟37DIG|0]

按键39DIG[1]

6KEY_OK40DIG[2]

3KEY_UP41DIG|31

5KEY.DOWN43D1G[4]

4KEY_LEFT44DIG⑸

10KEY_RIGHT45D1G|6]

发光二极管46DIG|7]

47LED[0)15SEL|5]

48LED[1]30SEL|4]

56LED[2]31SEL|3]

57LED⑶33SEL[2]

蜂鸣器34SEL[1]

143BUZZER35SEL[0]

按键原理

从上图中可以看出，按键不按下，各个按健为高电平，即逻辑

“1”，按下低电平，即逻辑“0”。

二：发光二极管指示灯原理

从上图可以看出，发光管为共阴极接法，高电平，即逻辑“1”点

亮对用发光管，低电平，即逻辑“0”对用发光管熄灭。

三：20M方波时钟

version=f.f

ALTERAEP2C8Q2O8

四、七段码

从下图中可以看出，此七段码显示为共阳极接法的6个七段码管

组成的显示电路。段码分别为DIGO-—DIG7,位码（位选择）为

SELO—SEL5.其中位码（位选择）是经过PNP三极管9012驱动的。即

当SELO为逻辑“0”时，对用Q1三极管打开,D3V3B电源（逻辑“1”）

输入到SELOJTT,有高电平（逻辑“1”）从共PE极输入，此时，只要

对应段码DIGO-—DIG7为低电平（逻辑“0”）时，七段码点亮。针

对电路连接，0-9对应七段码段码值为：

OxCO;0xf9:0xa4;OxbO：0x99；0x92;0x82:0xf8;0x80;0x90

数码管

DIG(0.7]

\CHGSLEDFT

卜“6八〜江仪工丫

*<DIG7Sv~~~LEDH-T

------------------\/\/X/-----------------000000

1尸

rlrSl)0

)B(0

c工

S巴

一

二

五：蜂鸣器

从下图可以看出，蜂鸣器用9012驱动，当BUZZER输入逻辑“0”，

即低电平时，蜂鸣器响。关闭蜂鸣器反之。

BUZZER

实验1二输入与门设计

1、实验目的：

1）通过本实验，理解基于VHDL的硬件设计的基本思想和流程,

熟悉QuartusII软件工具的使用方法和流程。

2）层次化、模块化设计思想的应用

2、实验原理：本实验依然采用逻辑开关、LED指示灯作为输入和输

出，具体原理参考实验1的原理部分。

3、实验要求：

1）本实验首先用VHDL语言实现二输入与门，并用仿真和逻辑开

关、LED指示灯验证其正确性。

2）把VHDL语言设计出的二输入与门，生成模块图，基于此模块,

用原理图设计四输入与门并用并用仿真和逻辑开关、LED指示灯验证

其正确性。

4、实验步骤：

1）建立一个工作目录，用quartusH-File-Newprojectwizard方

式以新建目录为工作目录建立一个采用VHDLfile作为输入的工

程，在完成基于VHDL语言实现二输入与门设计和仿真验证之后，

打开Fil。一CroatUpdate一CreatSymbolFilesforCurrentFile,

从而创建一个自己设计的二输入与门。

2）重新建立一个目录，把步骤1中的工程文件目录打开，找到对应

的*.bsf核*111€1,将此两个文件拷贝到当前目录。关闭前一个工

程，以当前新建立的目录为工作目录，新建一个工程，具体方式

如同步骤1。工程建立完毕，首先选择File—>New,选择Block

Diagram/SchcmaticFile,按OK。出现如下窗口，用鼠标展开

Project（如下图标识所示），选中其中的我们设计的二输入与门。

此后的设计和数字逻辑实验步骤完全一致。

Symbol

实验23/8译码器的设计

1、实验目的：通过本实验，进一步理解基于VHDL的硬件设计的基本

思想和流程，熟悉Quarlus口软件工具的使用方法和流程。为接下

来的设计打好基础。

2、实验原理；本实验依然采用逻辑开美、LED指示灯作为输入和输

出，具体原理参考“实验用到的资源和原理”部分。

3、实验要求：

1）本实验首先用VHDL语言实现3/8译码器（参考数字逻辑138

真值表）的设计并仿真；

2）采用逻辑开关作为输入，输出接到8个LED指不灯。通过拨动

逻辑开关，从而实现LED的亮灭控制，进而验证138的功能。

4、实验步骤：

参考实验2的VHDL设计部分。

实验3数控分频器的设计

1、实验目的：学习基于VHDL的数控分频器的设计、分析和测试

方法。

2、实验原理：数控分频器的功能就是当在输入端给定不同输入

数据时，将对输入的时钟信号有不同的分频比。

3、实验要求：

1）采用实验台提供的20M晶阵作为时钟源（28脚）；

2）可以实现2到256分频；

3）具体的VHDL设计程序并仿真。

4、具体实验步骤和方法自行设计

实验47段数码显示控制器设计

1、实验目的：通过7段数码显示控制器设计木，熟悉和理解基于VHDL

的硬件设计，进一步掌握普通组合逻辑电路的设计。

2、实验原理：本实验采用逻辑开关、七段码作为输入和输出，具体

原理（参考开发板七段码部分原理）

3、实验要求：

1）采用动态扫描技术，实现在四个显示元件上稳定显示数字

“1234”

2）采用逻辑开关作为输入，输出接到七段码显示器。

4、具体实验步骤和方法自行设计

实验5红绿灯控制器设计

1、实验目的：通过一个实际的红绿灯控制系统设计，近一步理解和

掌握基于VHDL的硬件设计的方法和优点，从而掌握用VIIDL语言设计

实际应用系统的能力。

2、实验原理：

本实验需要采用LED指示灯模拟红黄绿交通灯，同时，用七段码

进行倒计时时间的显示，发光二极管和七段码部分参考开发板资料。

3、实验要求：

1）系统的整体设计

设计系统的整体模块图，分别说明每个模块的功能。

2）各个模块的设计

给出各个模块的接口和具体的VHDL设计程序并仿真。

3）整体仿真

4）本实验的具体实现功能要求

南北方向和东西方向的共六个颜色灯（红、黄、绿）按给定延迟

时间循环点亮。东西方向通行30秒，南北方向通行20秒。选用2个

七段码显示时间，进行倒计时。当时间到后，进行红黄绿灯显示切换。

交通灯控制器用一个有限状态机来实现上述功能，它定义了4个状

态，见下表：

交通灯控制器的4个状态