西安电子科技大学EDA实验报告
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EDA大作业及实验报告
实验一：QUARTUS Ⅱ软件使用及组合电路设计仿真
实验目的：
学习QUARTUS Ⅱ软件的使用，掌握软件工程的建立，VHDL源文件的设计和波形仿真等基本内容；
实验内容：
1.四选一多路选择器的设计
首先利用QuartusⅡ完成4选1多路选择器的文本编辑输入(mux41a.vhd)和仿真测试等步骤，给出仿真波形。
步骤：
（1）建立工作库文件夹和编辑设计文件；
（2）创建工程；
（3）编译前设置；
（4）全程编译；
（5）时序仿真；
（6）应用RTL电路图观测器（可选择）
实验程序如下：
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
ENTITY mux41 IS
PORT(
S10:IN STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);
A,B,C,D:IN STD_LOGIC;
Q:OUT STD_LOGIC
);
END ENTITY mux41;
ARCHITECTURE bhv OF mux41 IS
BEGIN
PROCESS(A,B,C,D,S10)
BEGIN
IF S10="00" THEN
Q<=A;
ELSIF S10="01" THEN
Q<=B;
ELSIF S10="10" THEN
Q<=C;
ELSE
Q<=D;
END IF;
END PROCESS;
END bhv;
波形仿真如图：
其中，分别设置A,B,C,D四个输入都为10.0ns的方波，其占空比分别为25%，50%，75%，90%以作为四种输入的区分，使能端s10以此输入00(即[0])，01(即[1])，10(即[2])，11(即[3])，可以观察到输出端Q依次输出分别为A,B,C,D。试验成功。
其RTL电路图为：
2.七段译码器程序设计仿真
2．1 原理：7段数码是纯组合电路，通常的小规模专用IC，如74或4000系列的器件只能作十进制BCD码译码，然而数字系统中的数据处理和运算都是2进制的，所以输出表达都是16进制的，为了满足16进制数的译码显示，最方便的方法就是利用VHDL译码程序在FPGA或CPLD中实现。本项实验很容易实现这一目的。例1作为7段BCD码译码器的设计，输出信号LED7S的7位分别接如实验图1数码管的7个段，高位在左，低位在右。例如当LED7S输出为"0010010" 时，数码管的7个段：g、f、e、d、c、b、a分别接0、0、1、0、0、1、0，实验中的数码管为共阳极的，接有低电平的段发亮，于是数码管显示“5”。
实验图1 数码管及其电路
2．2 实验内容：参考后面的七段译码器程序，在QUARTUS II上对以下程序进行编辑、编译、综
合、适配、仿真，给出其所有信号的时序仿真波形。
试验程序如下：
LIBRARY IEEE ;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL ;
ENTITY DecL7S IS
PORT ( A : IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0) ;
LED7S : OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0) ) ;
END ;
ARCHITECTURE one OF DecL7S IS
BEGIN
PROCESS( A )
BEGIN
CASE A(3 DOWNTO 0) IS
WHEN "0000" => LED7S <= "1000000" ; -- X“80”->0
WHEN "0001" => LED7S <= "1111001" ; -- X“79”->1
WHEN "0010" => LED7S <= "0100100" ; -- X“24”->2
WHEN "0011" => LED7S <= "0110000" ; -- X“30”->3
WHEN "0100" => LED7S <= "0011001" ; -- X“19”->4
WHEN "0101" => LED7S <= "0010010" ; -- X“12”->5
WHEN "0110" => LED7S <= "0000010" ; -- X“02”->6
WHEN "0111" => LED7S <= "1111000" ; -- X“78”->7
WHEN "1000" => LED7S <= "0000000" ; -- X“00”->8
WHEN "1001" => LED7S <= "0010000" ; -- X“10”->9
WHEN "1010" => LED7S <= "0001000" ; -- X“08”->A
WHEN "1011" => LED7S <= "0000011" ; -- X“03”->B
WHEN "1100" => LED7S <= "1000110" ; -- X“46”->C
WHEN "1101" => LED7S <= "0100001" ; -- X“21”->D
WHEN "1110" => LED7S <= "0000110" ; -- X“06”->E
WHEN "1111" => LED7S <= "0001110" ; -- X“0E”->F
WHEN OTHERS => NULL ;
END CASE ;
END PROCESS ;
END ;
波形仿真如图：
如图，当输入端A依次输入0-15的四位二进制码时，输出端依次输出（0-9及A-F）的数码管所对应的七位二进制数，例如，当输入0000时，输出端输出1000000（即字符@的ASCII 码）,显示在数码段上即‘0’。