FPGA数电实验报告

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fpga 实验报告

fpga 实验报告FPGA实验报告引言：FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，广泛应用于数字电路设计和嵌入式系统开发中。

本实验报告旨在介绍FPGA的基本原理、应用领域以及实验过程和结果。

一、FPGA的基本原理FPGA由可编程逻辑单元（PLU）和可编程互连资源（ICR）组成。

PLU是FPGA 的核心，由逻辑门、寄存器和查找表等组成，通过编程可以实现不同的功能。

ICR用于连接PLU之间的信号线，实现不同模块之间的通信。

FPGA的可编程性使其具有灵活性和可重构性，适用于多种应用场景。

二、FPGA的应用领域1. 数字电路设计：FPGA可以实现各种数字电路，如逻辑门、加法器、乘法器等。

其可重构性使得电路设计师可以在硬件开发过程中进行快速迭代和调试，提高开发效率。

2. 通信系统：FPGA广泛应用于通信系统中的信号处理和协议转换等功能。

通过编程实现不同的通信协议，提高系统的兼容性和灵活性。

3. 图像处理：FPGA在图像处理领域有着广泛的应用。

通过并行计算的能力，可以实现实时图像处理和图像增强等功能，提高处理速度和效果。

4. 汽车电子：FPGA在汽车电子领域的应用越来越广泛。

例如，用于驾驶辅助系统、车载娱乐系统和车身控制等方面，提高汽车的安全性和性能。

三、实验过程和结果本次实验旨在设计一个简单的数字电路，并在FPGA上实现。

首先，我们使用HDL（Hardware Description Language）编写了一个4位二进制加法器的逻辑电路描述。

然后，使用FPGA开发工具将逻辑电路描述烧录到FPGA芯片中。

在实际操作中，我们按照实验指导书的步骤进行了硬件连线和编程配置。

通过FPGA开发工具提供的仿真功能，我们验证了逻辑电路的正确性。

在实际测试中，我们输入了两个4位的二进制数，并观察了输出结果。

实验结果表明，FPGA成功实现了4位二进制加法器的功能。

四、实验总结通过本次实验，我们深入了解了FPGA的基本原理和应用领域。

可编程逻辑器件实验报告

一、实验目的通过本次实验，使学生掌握可编程逻辑器件（FPGA）的基本原理和操作方法，了解其结构特点和应用领域。

通过实验，培养学生动手实践能力和创新意识，提高学生运用FPGA进行数字系统设计和验证的能力。

二、实验原理可编程逻辑器件（FPGA）是一种高度集成的数字电路，具有可编程性、可扩展性和可重用性。

FPGA主要由可编程逻辑单元、可编程互连资源、时钟管理单元、I/O单元等组成。

通过编程，用户可以根据自己的需求定制FPGA内部逻辑结构，实现各种数字电路功能。

FPGA编程通常采用硬件描述语言（HDL），如VHDL或Verilog。

HDL描述了电路的功能和结构，通过编译和综合，生成FPGA内部的逻辑资源分配和互连关系。

实验中，我们将使用Quartus II软件进行FPGA编程和仿真。

三、实验内容1. FPGA基础操作（1）安装Quartus II软件，熟悉软件界面和基本操作。

（2）搭建FPGA实验平台，包括FPGA开发板、电源、连接线等。

（3）将FPGA开发板连接到计算机，进行硬件初始化和配置。

2. FPGA编程（1）使用VHDL或Verilog语言编写实验程序，实现简单的数字电路功能，如全加器、编码器、译码器等。

（2）将编写好的程序导入Quartus II软件，进行编译和综合。

（3）观察编译报告，检查程序语法错误和资源占用情况。

（4）进行仿真，验证程序功能是否正确。

3. FPGA下载与验证（1）将编译后的程序下载到FPGA芯片中。

（2）使用示波器或逻辑分析仪等工具，观察FPGA输出的波形，验证程序功能。

（3）根据实验要求，修改程序参数，优化电路性能。

四、实验步骤1. 搭建实验平台（1）将FPGA开发板连接到计算机，确保所有连接线正确。

（2）检查电源电压，确保FPGA芯片供电正常。

2. 编写程序（1）打开Quartus II软件，创建新工程。

（2）选择合适的HDL语言，编写实验程序。

（3）保存程序，并添加到工程中。

fpga实验报告

fpga实验报告FPGA实验报告引言随着科技的发展和计算机应用的广泛应用，人们对于计算机硬件的需求也越来越高。

在这个背景下，FPGA（Field Programmable Gate Array）作为一种可编程逻辑器件，被广泛应用于数字电路设计和嵌入式系统开发。

本篇文章将就FPGA的基本原理、实验设计和实验结果进行探讨。

一、FPGA的基本原理FPGA是一种可编程逻辑器件，它由一系列可编程逻辑单元（PLU）和可编程互连资源（PIM）组成。

PLU可以根据用户的需求进行编程，实现不同的逻辑功能。

PIM则用于连接不同的PLU，构成用户所需的电路结构。

FPGA的可编程性使得它能够根据不同的应用需求进行灵活的配置和重构，具有很高的可扩展性和适应性。

二、FPGA实验设计在FPGA实验设计中，我们通常需要进行电路设计、编程和仿真等步骤。

1. 电路设计FPGA实验中的电路设计是实验的核心环节。

我们需要根据实验要求，设计出符合要求的逻辑电路。

在设计过程中，我们可以使用硬件描述语言（HDL）如Verilog或VHDL来描述电路结构和功能。

通过对电路进行分析和优化，我们可以得到满足实验要求的电路设计。

2. 编程在电路设计完成后，我们需要将电路设计转化为FPGA可识别的编程文件。

这一步骤通常使用专门的软件工具来完成，如Xilinx ISE或Quartus II。

通过这些软件工具，我们可以将电路设计转化为FPGA可执行的bit文件。

3. 仿真在将编程文件下载到FPGA之前，我们通常需要进行仿真验证。

通过仿真，我们可以验证电路设计的正确性和性能。

仿真可以帮助我们发现潜在的问题和错误，从而提前解决，确保实验的顺利进行。

三、FPGA实验结果在实验过程中，我们通过将编程文件下载到FPGA上，使其实现我们设计的逻辑电路。

通过实验，我们可以获得电路的输出结果，并对其进行验证和分析。

1. 输出验证通过与设计预期结果进行比对，我们可以验证电路的输出是否符合预期。

FPGA实验报告

FPGA实验报告一、实验目的本次FPGA实验目的是通过使用FPGA开发板，了解FPGA的基本原理和应用，培养学生对数字电路设计的基本能力。

二、实验原理FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑芯片，通过在芯片中加入多个查找表、可编程互连和触发器等基本模块，使得用户可以根据实际需求程序设计芯片的逻辑功能和互连关系。

FPGA的主要优点是能快速更新设计并且重配置灵活，而且速度快、功耗低。

本次实验我们使用的FPGA开发板是Xilinx Spartan-6系列，采用的开发环境是Xilinx ISE Design Suite。

三、实验内容1.实验用到的器件及端口我们使用的FPGA开发板上有多个输入输出端口，如LED灯、开关、按键等。

其中LED灯作为输出端口，开关和按键作为输入端口。

实验中，我们通过控制开关的状态，来控制LED灯的亮与灭。

2.设计电路我们的实验电路主要由一个FPGA芯片、多个LED灯、多个开关和按键等组成。

具体设计如下：（插入电路图）3.编写代码我们使用Verilog语言来描述逻辑电路的功能，并将其编写成代码。

代码示例如下：module led_controllerinput wire CLK,input wire [3:0] SWITCH,output reg [7:0] LEDcase(SWITCH)endcaseendendmodule4.烧录代码通过Xilinx ISE Design Suite的工具链，将上述代码综合、实现、生成比特文件。

然后通过JTAG接口将比特文件烧录到FPGA芯片中。

5.实验结果实验结果是通过观察LED灯的亮灭情况来验证代码的正确性。

根据开关的不同状态，LED灯的亮灭也不同。

四、实验总结通过本次实验，我们深入了解了FPGA的基本原理和应用，并且使用了Xilinx Spartan-6系列的开发板完成了LED控制的实验。

通过观察LED灯的亮灭情况，验证了我们编写的代码的正确性。

FPGA实验报告实验2

西南科技大学实验报告课程名称：基于FPGA的现代数字系统设计实验名称：基于HDL十进制计数、显示系统设计姓名：学号:班级：通信1301指导教师：刘桂华西南科技大学信息工程学院制基于HDL十进制计数、显示系统设计一、实验目的1、掌握基于语言的ISE 设计全流程；2、熟悉、应用VerilogHDL描述数字电路；3、掌握基于Verilog的组合和时序逻辑电路的设计方法；4、掌握chipscope 片内逻辑分析仪的使用与调试方法。

二、实验原理1、实验内容：设计具有异步复位、同步使能的十进制计数器，其计数结果可以通过七段数码管、发光二极管等进行显示。

2、模块端口信号说明：输入信号：Clk_50m ---系统采样时钟clk -------待计数的时钟clr ---------异步清零信号，当clr=0，输出复位为0，当clr=1，正常计数ena---------使能控制信号，当ena=1，电路正常累加计数，否则电路不工作输出信号：q[6：0]---------驱动数码管，显示计数值的个位cout -----------1bit 数据，显示计数值向十位的进位COM-----------共阳级数码管,公共端（接地，参考开发板原理图3、以自顶向下的设计思路进行模块划分：整个系统主要设计的模块是：十进制计数模块和数码管驱动模块，由于实验板的按键为实现硬件防抖，则需要将按键输入的时钟clk，先通过消抖模块消抖后，再输出至后续使用。

1）十进制计数器模块设计输入: CLK -------待计数的时钟CLR ---------异步清零信号，当CLR =0，输出复位为0，当CLR =1，正常计数。

EN---------使能控制信号，当EN=1，电路正常累加计数，否则电路不工作输出：SUM[3:0]---------- 计数值的个位。

即，在CLK 上升沿检测到SUM=9 时，SUM 将被置0，开始新一轮的计数。

tc ------------计数值的十位进位，即：只有在时钟CLK 上升沿检测到SUM=9 时，TC将被置1，其余情况下TC=0;在设计中可以使用always，if-else-if语句实现，设计中注意不要在两个以上的always 模块中对同一个变量进行赋值，否则会产生多重赋值源（multi-source）的问题。

FPGA实验报告5篇

FPGA实验报告5篇第一篇：FPGA实验报告FPGA实验报告专业：XXX 姓名：XXX 学号：XX一：实验目的1.熟悉Modelsim和Quartus II软件的运行环境和使用2.熟练使用Quartus II仿真软件生成网表。

3.熟悉FPGA前仿真和后仿真的整个流程。

二：实验内容编写counter计数器，在Quartus II仿真软件中生成网表，再在Modelsim中进行后仿真。

三: 实验步骤1.在Modelsim编写源程序（counter计数器及激励），编译源文件，确保程序的正确性，并进行前仿真，生成波形图如下：附：源程序如下：module counter(q,clk,reset);input clk,reset;output [3:0] q;reg [3:0] q;always @(posedge reset or negedge clk)if(reset)q <= 4'b0;elseq <= q + 1;endmodule module top;reg CLK,RESET;wire [3:0] Q;counter c1(Q,CLK,RESET);initialCLK=1'b0;always#1 CLK=~CLK;initial$monitor($time,“Q=%d”,Q);initialbeginRESET=1'b1;#5 RESET=1'b0;#180 RESET=1'b1;end endmodule 2.新建文件夹，将源程序counter.v放进去。

然后启动Quartus II仿真软件，生成网表。

1）.在【File】下拉菜单中选中New Project Wizard选项，出现对话框。

并指定工程工作目录、工程名称和顶层模块名，如图（a）所示。

2）.添加（Add）counter.v文件。

如图（b）所示。

3）.选择器件系列4）.指定其它ＥＤＡ工具，如图（ｄ）所示。

fpga实训报告

fpga实训报告摘要：本实训报告旨在介绍FPGA（现场可编程门阵列）的基本原理和应用。

文章首先介绍了FPGA的概念和发展历程，然后详细阐述了FPGA的结构和工作原理。

接着，报告列举了几个常见的FPGA应用领域，并重点介绍了在数字信号处理和通信系统中的应用。

最后，本报告总结了FPGA在实际项目中的优势和挑战，并展望了FPGA技术的未来发展方向。

1. 引言FPGA是一种可编程的逻辑芯片，具有灵活性高、性能强等特点，因而在数字电路设计和嵌入式系统开发中得到广泛应用。

本实训报告将深入介绍FPGA的原理和应用领域。

2. FPGA的概念和发展历程FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，最早由Xilinx公司于1985年推出。

与传统的固定功能集成电路相比，FPGA可以通过编程实现不同的逻辑功能。

随着技术的发展和需求的增加，FPGA的规模不断扩大，性能也不断提高。

3. FPGA的结构和工作原理FPGA由可编程逻辑元件、输入/输出接口和内部互联网络构成。

可编程逻辑元件由可编程查找表（LUT）、触发器和算术逻辑单元等组成，可以通过配置位流（Configuration Bitstream）来实现不同的逻辑功能。

内部互联网络用于连接各个逻辑元件和输入/输出接口，实现信号的传输和通信。

4. FPGA的应用领域4.1 数字信号处理FPGA在数字信号处理中广泛应用，例如音频和图像处理等。

由于FPGA具有并行计算能力和高速数据处理特性，可以实现实时的信号采集、转换和滤波等功能。

4.2 通信系统FPGA在通信系统中也有重要应用，例如调制解调器、协议转换器和网络路由器等。

通过FPGA的可编程性，可以根据不同的通信标准和协议进行灵活配置和优化设计。

4.3 自动化控制FPGA可应用于自动化控制系统，如工业控制和机器人控制等。

通过实时数据采集和处理，FPGA可以实现高精度控制和实时响应。

FPGA实验报告

FPGA实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是了解和掌握FPGA的基本原理、主要特点和应用领域，以及学习使用HDL语言进行FPGA设计和开发。

二、实验器材和软件1.实验器材：FPGA开发板、计算机；2. 实验软件：Xilinx Vivado。

三、实验内容1.FPGA基础知识学习首先，我们学习了FPGA的基本原理和主要特点。

FPGA（Field Programmable Gate Arrays）即现场可编程门阵列，是一种可在现场进行编程和重新配置的集成电路。

与常规的固定功能集成电路相比，FPGA具有灵活性和可重构性的优势，因此在各种应用领域得到广泛应用。

2.VHDL语言学习在了解了FPGA基础知识后，我们开始学习使用HDL语言进行FPGA设计和开发。

HDL（Hardware Description Language）即硬件描述语言，是一种用于描述数字电路结构和行为的语言。

在本次实验中，我们主要学习了VHDL（VHSIC Hardware Description Language）语言的基础语法和常用结构，如组合逻辑和时序逻辑。

3.FPGA设计实验基于学习的FPGA和VHDL知识，我们进行了一系列的FPGA设计实验。

首先，我们设计了一个组合逻辑电路，实现了一个两输入AND门的功能。

然后，我们设计了一个时序逻辑电路，实现了一个简单的计数器，能够在每个时钟上升沿时进行计数。

四、实验结果与分析通过实验，我们成功地实现了一个两输入AND门和一个计数器电路。

经过仿真和综合，我们验证了设计的正确性和可行性。

从实验中，我们不仅掌握了FPGA的基本原理和主要特点，也学习了使用HDL语言进行FPGA设计和开发的基本方法。

通过自己动手实验，我们加深了对FPGA的理解，并提高了自己的实践操作能力。

五、实验总结通过本次实验，我们对FPGA的基本原理和主要特点有了更深入的了解，也掌握了使用HDL语言进行FPGA设计和开发的基本方法。

FPGA实验报告一

西南科技大学实验报告课程名称： FPGA技术实验名称：基于原理图的十进制计数器设计姓名： xxx 学号: xxx班级： xxx指导教师： xxx西南科技大学信息工程学院制实验题目一、实验原理1，使用七波段数码管，采用共阴极发光二极管，阳极为高电平时就发光；发光二极管的显示利用门电路进行实现，也可利用“最小项译码器+逻辑门”和“多路选择器”的方式实现，上图就是采用“最小项译码器+逻辑门”的方法实现的一段二极管的现实电路图。

本实验采用了ISE 软件自带的“Decoder”库中的4线—16线译码器D4_16E（带使能端，输出高电平有效）和“Logic”库中的16输入或门OR16。

由真值表可画出其他六个发光二极管的电路图。

2，十进制计数器可以直接调用ISE软件自带的“Counter”库中的十进制计数器CD4CE。

CD4CE是一个同步十进制器输入有一部清零控制端CLR、工作使能控制端CE和时钟输入端C，输出有BCD码计数值输出端Q3～Q0进位输出端TC和输出状态标志位CEO。

3，完成本实验设计，才用了自底向上的设计流程。

二、实验步骤1、新建一个工程，做好一系列准备工作。

2、设计七段数码管译码器。

生成原理图模块符号。

3、设计十进制计数器4、生成激励文件5、进行功能仿真，并分析是否正确。

6、进行逻辑综合7、物理实现锁引脚7、硬件配置。

将生成的硬件配置文件下载到FPGA中，让它成为用户所需的定制芯片三、实验结果及分析1，本实验十进制计数器的逻辑电路2，激励波形3，功能仿真4，约束文件5，数据记录：四、实验思考题解答(实验指导书要求的思考题)1. 分析并说明本次实验所完成的工程文件结构关系。

答：本次实验采用的是自底向上的设计流程，即是先从最底层开始逐步向上设计，所以本次实验所完成的工程文件的结构关系是一种底层与顶层结构关系。

2.答：观察实验仿真的结果与否则则表示方案设计错误需要修改设计方案。

3.答：组合电路关注当前的输入信号，而时序电路不仅要关注当前的输入信号还需要关注上一时刻的输出的状态。

fpga实训报告

fpga实训报告1、实训背景本次FPGA实训旨在提升学员对于FPGA（Field-Programmable Gate Array）的了解和应用能力。

通过实际操作，加深对FPGA结构、原理和编程的理解，提高在数字电路设计和嵌入式系统开发中的实践能力。

2、实训目标2.1 掌握FPGA的基本原理和工作原理；2.2 熟悉FPGA的开发环境和常用开发工具；2.3 学会使用硬件描述语言（HDL）进行FPGA的设计和编程；2.4 利用FPGA实现数字电路设计和嵌入式系统开发。

3、实训过程与方法本次FPGA实训采用了以下步骤和方法：3.1 理论学习：通过课堂讲解和学习资料，学习FPGA的基本概念、原理和应用领域；3.2 实验操作：通过实验指导书，按照实验流程进行FPGA开发环境的搭建、FPGA设计和编程的实际操作；3.3 问题解决：在实验过程中遇到问题时，通过查阅资料、请教老师和同学等方式解决，保证实验的顺利进行；3.4 实验总结：每个实验结束后，撰写实验总结报告，总结所学到的知识和经验。

4、实训内容4.1 FPGA基础知识学习：包括FPGA的定义、特点、结构和工作原理等内容；4.2 FPGA开发环境搭建：包括安装开发软件、连接开发板和计算机等操作；4.3 硬件描述语言（HDL）的学习和应用：包括Verilog和VHDL的基本语法、模块化设计和状态机的实现等；4.4 FPGA设计和编程实验：包括数电实验、数字系统设计和嵌入式系统开发等；4.5 实验总结和报告撰写：对每个实验进行总结，包括实验目的、步骤、结果和心得体会等。

5、实训成果通过本次FPGA实训，学员们取得了一定的成果：5.1 提高了对FPGA的理解和应用能力；5.2 熟悉了FPGA开发环境和常用工具的使用；5.3 学会了使用HDL进行FPGA设计和编程；5.4 实现了数字电路设计和嵌入式系统开发等应用。

6、实训心得本次FPGA实训让我对FPGA有了更深入的了解，通过实际操作，我不仅学会了使用FPGA开发环境和编程工具，还实现了一些具体的应用。

FPGA实验报告实验1

西南科技大学实验报告课程名称：基于FPGA的现代数字系统设计实验名称：基于原理图的十进制计数器设计姓名：学号:班级：通信1301指导教师：刘桂华西南科技大学信息工程学院制实验题目：基于原理图的十进制计数器设计一、实验原理1、实验设计的示意图如下图所示：2、七段数码管译码器的设计：七段数码管属于数码管的一种，是由7段二极管组成。

按发光二极管单元衔接方式分为共阳极数码管和共阳极数码管。

本实验使用共阳数码管。

它是指将一切发光二极管的阳极接到一同构成公共阳极(COM)的数码管。

共阳数码管在应用时应将公共极COM 接到电源VCC 上，当某一字段发光二极管的阴极为低电平相应字段就点亮，当某一字段的阴极为高电平相应字段就不亮。

显示译码器，一般是将一种编码译成十进制码或特定的编码，并通过显示器件将译码器的状态显示出来。

下图是七段译码管的显示真值表，对逻辑功能进行分析：时钟端异步清零端为了实现译码功能，采用“最小项译码器+逻辑门电路”的方法实现。

最小项译码器输出能产生输入变量的所有最小项，而任何一个组合逻辑函数都可以变换为最小项之和的标准形式，故采用译码器和门电路可实现任何单输出或多输出的组合逻辑函数。

当译码器输出低电平有效时，一般选用与非门；当译码器输出高电平有效时，一般选用或门。

本实验可以采用ISE软件自带的“Decoder”库中的4线-16线译码器D4_16E（带使能端，输出高电平有效）和“Logic”库中的16输入或门OR16。

由于D4-16E输出高电平有效，所以或门可以选择其中不能使数码管某段亮的输入，从而达到控制数码管每段的亮灭。

因此，将每段需要灭的译码器输出相或起来就可得到每段数码管的译码器。

2、十进制计数器的设计原理调用ISE软件自带的“Counter”库中的十进制计数器CD4CE。

CD4CE是一个同步十进制器，输入有异步清零控制端CLR、工作使能控制端CE和时钟输入端C，输出有BCD码计数值输出端Q3~Q0，进位输出端TC和输出状态标志位CEO。

fpga实训报告

fpga实训报告引言：FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑设备，它能够通过灵活地重新编程来定制电路功能。

在现代电子工程领域，FPGA已经成为一种非常重要的技术工具。

本文将对FPGA实训进行报告，介绍FPGA的基本概念、实训过程以及所获得的实践经验。

第一部分：FPGA的基本概念1.1 FPGA的原理和结构FPGA是由大量可编程逻辑单元组成的芯片。

这些逻辑单元可以按照需求进行重新编程，从而实现不同的功能。

FPGA还包含了输入输出通道和时钟控制单元，以便与其他器件进行通信。

1.2 FPGA的应用领域FPGA在许多领域都有广泛应用，包括通信、嵌入式系统、图像处理等。

由于其可编程性和灵活性，FPGA能够适应各种应用场景，提供定制化的解决方案。

第二部分：实训过程2.1 实训目标和设计要求在FPGA实训中，我们的目标是设计一个简单的数字电路，并通过FPGA实现其功能。

设计要求包括电路的输入输出规格、时钟频率等。

2.2 设计流程和工具选择在实训过程中，我们采用了一种常用的设计流程，包括需求分析、电路设计、仿真验证和FPGA实现。

为了完成这些任务，我们选择了一款功能强大的FPGA开发工具。

2.3 电路设计和仿真验证在电路设计阶段，我们使用HDL语言描述了所需的逻辑功能，并进行了仿真验证。

通过仿真，我们可以检查设计的正确性，避免在实际实施时出现问题。

2.4 FPGA实现和调试一旦电路设计和仿真验证完成，我们就可以将其加载到FPGA芯片中。

在这个过程中，我们需要进行一些调试和优化，以确保电路能够正常工作。

第三部分：实践经验和收获3.1 掌握FPGA的基本使用方法通过实训，我们掌握了FPGA的基本使用方法，包括工具的操作、HDL语言的编写和仿真验证等。

这对于以后的项目开发和工程实践非常有帮助。

3.2 培养团队合作和沟通能力在实训过程中，我们需要与团队成员合作，共同完成项目。

FPGA课程设计实验报告

FPGA课程设计实验报告1. 引言本报告是针对FPGA课程设计实验的实验结果进行总结和分析。

该实验旨在通过设计一个FPGA应用电路，加深对FPGA的理论知识的理解，并提高对FPGA设计流程的掌握能力。

本实验采用Verilog硬件描述语言进行FPGA设计。

2. 实验目的本实验的主要目的有以下几点： - 通过设计一个FPGA应用电路，提高对FPGA的理论知识的理解。

- 熟悉FPGA设计流程，掌握使用Verilog语言进行FPGA设计的方法。

- 掌握FPGA设计的仿真、综合和下载的流程。

- 提高对FPGA设计中时序约束的理解和处理能力。

3. 实验环境和工具本实验的实验环境和工具如下： - FPGA开发板：Xilinx Spartan-6 - FPGA设计工具：Xilinx ISE Design Suite - 仿真工具：Xilinx ISIM4. 实验设计本实验设计了一个简单的FPGA应用电路，实现了一个4位计数器。

该计数器能够从0递增到15，然后重新从0开始计数。

计数器的递增频率可通过外部开关调节，同时采用七段数码管显示当前计数器的值。

4.1 电路结构实验设计的电路结构如下所示：电路结构图电路结构图该电路包含以下模块： - 时钟模块：用于提供递增计数器的时钟信号。

- 计数器模块：实现了一个4位计数器，并能够从0递增到15。

- 控制模块：用于控制外部开关的输入，并将结果输出到七段数码管的控制端口。

- 七段数码管模块：用于将计数器的值以七段数码管的形式显示出来。

4.2 Verilog代码根据电路结构图，我们编写了如下的Verilog代码：module counter(input wire clk,input wire reset,output wire [6:0] seg,output wire seg_en);reg [3:0] count;always @(posedge clk or posedge reset)beginif (reset)count <= 4'b0000;else if (count == 4'b1111)count <= 4'b0000;elsecount <= count + 1;endassign seg = count;assign seg_en = 1'b1;endmodule5. 实验过程5.1 仿真在进行实际FPGA设计之前，我们首先对设计的Verilog代码进行仿真，以验证其功能的正确性。

基于FPGA的数字电路实验报告

2.初步了解模块化设计的思想，理解累加器的工作原理，用硬件描述语言实现指定功能的累加器设计。
·4位累加器
1.设计方案
需要用两个模块，一个用来进行保存工作，即累加器，另一个用来实现数据相加，即加法器。这样即可每次把数据加到总和里，实现累加器的工作。
2.原理说明及框图
基本原理为书上的结构图。只要实现了两个主要模块，再用线网连接即可。
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经过状态化简，上面状态已经为最简状态。
状态装换图：
在用HDL代码实现时，利用always块和case语句实现有限状态机。
答：用两个异或门，比较计数器的输出与一个加数的大小，若相等时则输出低电平到累加器的使能端，则可停止累加。
实验9序列检测器的设计
·实验目的
掌握利用有限状态机实现时序逻辑的方法。
1实验原理：
有限状态机（FSM）本质上是由寄存器和组合逻辑电路构成的时序电路。次态由当前状态和输入一起决定，状态之间的转移和变化总是在时钟沿进行。有限状态机分为Moore型和Mealy型。Moore型有限状态机输出仅由当前状态决定；Mealy型有限状态机输出由当前状态和输入同时决定。
·思考题
1.给出锁存器的定义，它与边沿触发器的区别是什么？
答：锁存器是一种对脉冲电平敏感的存储单元电路,它可以在特定输入脉冲电平作用下改变状态。边沿触发器只有在固定的时钟上升沿或者下降沿来临时改变状态。可以通过锁存器实现边沿触发器。

FPGA数电实验报告

F PG A数电实验报告(总9页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除实验报告课程名称：数字电子技术实验姓名：学号：专业：开课学期：指导教师：实验课安全知识须知1.须知1：规范着装。

为保证实验操作过程安全、避免实验过程中意外发生，学生禁止穿拖鞋进入实验室，女生尽量避免穿裙子参加实验。

2.须知2：实验前必须熟悉实验设备参数、掌握设备的技术性能以及操作规程。

3.须知3：实验时人体不可接触带电线路，接线或拆线都必须在切断电源的情况下进行。

4.须知4：学生独立完成接线或改接线路后必须经指导教师检查和允许，并使组内其他同学引起注意后方可接通电源。

实验中如设备发生故障，应立即切断电源，经查清问题和妥善处理故障后，才能继续进行实验。

5.须知5：接通电源前应先检查功率表及电流表的电流量程是否符合要求，有否短路回路存在，以免损坏仪表或电源。

特别提醒：实验过程中违反以上任一须知，需再次进行预习后方可再来参加实验；课程中违反三次及以上，直接重修。

实验报告撰写要求1.要求1：预习报告部分列出该次实验使用组件名称或者设备额定参数；绘制实验线路图，并注明仪表量程、电阻器阻值、电源端编号等。

绘制数据记录表格，并注明相关的实验环境参数与要求。

2.要求2：分析报告部分一方面参考思考题要求，对实验数据进行分析和整理，说明实验结果与理论是否符合；另一方面根据实测数据和在实验中观察和发现的问题，经过自己研究或分析讨论后写出的心得体会。

3.要求3：在数据处理中，曲线的绘制必须用坐标纸画出曲线，曲线要用曲线尺或曲线板连成光滑曲线，不在曲线上的点仍按实际数据标出其具体坐标。

4.要求4：本课程实验结束后，将各次的实验报告按要求装订，并在首页写上序号（实验课上签到表对应的序号）。

请班长按照序号排序，并在课程结束后按要求上交实验报告。

温馨提示：实验报告撰写过程中如遇预留空白不足，请在该页背面空白接续。

FPGA实验报告材料实验2

西南科技大学实验报告课程名称：基于FPGA的现代数字系统设计实验名称：基于HDL十进制计数、显示系统设计姓名：学号:班级：通信1301指导教师：刘桂华西南科技大学信息工程学院制基于HDL十进制计数、显示系统设计一、实验目的1、掌握基于语言的 ISE 设计全流程；2、熟悉、应用 VerilogHDL描述数字电路；3、掌握基于 Verilog的组合和时序逻辑电路的设计方法；4、掌握 chipscope 片内逻辑分析仪的使用与调试方法。

二、实验原理1、实验内容：设计具有异步复位、同步使能的十进制计数器，其计数结果可以通过七段数码管、发光二极管等进行显示。

2、模块端口信号说明：输入信号：Clk_50m ---系统采样时钟clk -------待计数的时钟clr ---------异步清零信号，当 clr=0，输出复位为 0，当clr=1，正常计数ena---------使能控制信号，当 ena=1，电路正常累加计数，否则电路不工作输出信号：q[6：0]---------驱动数码管，显示计数值的个位cout -----------1bit 数据，显示计数值向十位的进位COM-----------共阳级数码管,公共端（接地，参考开发板原理图3、以自顶向下的设计思路进行模块划分：整个系统主要设计的模块是：十进制计数模块和数码管驱动模块，由于实验板的按键为实现硬件防抖，则需要将按键输入的时钟 clk，先通过消抖模块消抖后，再输出至后续使用。

1）十进制计数器模块设计输入: CLK -------待计数的时钟CLR ---------异步清零信号，当 CLR =0，输出复位为0，当 CLR =1，正常计数。

EN---------使能控制信号，当 EN=1，电路正常累加计数，否则电路不工作输出： SUM[3:0]---------- 计数值的个位。

即，在 CLK 上升沿检测到SUM=9 时，SUM 将被置 0，开始新一轮的计数。

数字电子电路数电实验报告基于FPGA的跑马灯电路的设计

装……订……线基于FPGA的跑马灯电路的设计一、实验目的1、进一步熟悉MAXPLUS II、Multisim或QUARTUS II等电子开发工具的基本使用方法。

2、掌握使用移位寄存器、计数器、译码器等集成电路进行综合电路设计方法3、运用图解法设计跑马灯电路，并进行电路仿真。

二、实验内容实验题目：设计一个跑马灯电路。

要求输出8个LED灯从左到右逐个点亮，然后再从右到左逐个点亮，循环。

首先根据题目要求设计一下电路的实现方法，利用加法计数器（74LS161）和74LS138（3-8译码器）可实现8个LED灯从左到右逐个点亮的单向循环，实际电路如下图：而要完成实验的要求，需将计数器74161的输出信号变为000到111的加计数，再由111到000的减计数，然后循环。

实现实验题目的方法有两种：1、将计数器74LS161的输出端QA、QB、QC分别与QD异或，经过异或门输入到74LS138的A、B、C端，其数据符合题目的数据要求。

可以实现8个LED灯从左到右逐个点亮，然后再从右到左逐个点亮，循环。

但第1个灯和第8个灯显示的时间长度是其它灯的2倍。

Electronics Workbench 实验图12、使用可逆计数器74LS191来完成电路的计数部分，利用可逆计数器74LS191的加减计数控制端U/D′，U/D′输入低电平时计数器为加法计数器，U/D′输入高电平时计数器为减法计数器。

当计数器74LS191加计数到7（0111）时，通过与门取出信号，经过或门使D触发器输出由原来的低装……订……线电平反转为高电平，通过加减控制端U/D′，使计数器由加法计数变为减法计数。

当计数器74LS191减计数到0（0000）时，借位输出端产生信号，经过或门使D触发器输出由原来的高电平反转为低电平，通过加减控制端U/D′，使计数器由减法计数变为加法计数。

计数器输出信号为0000到0111的加计数，再由0111到0000的减计数，不断循环。

北邮fpga实验报告

北邮fpga实验报告北邮FPGA实验报告一、引言在当今信息技术高速发展的时代，FPGA（Field Programmable Gate Array）作为一种可编程逻辑器件，具有灵活性强、硬件可重构等特点，被广泛应用于数字电路设计、嵌入式系统等领域。

本文将对北邮FPGA实验进行报告，介绍实验的目的、实验的内容以及实验的结果与分析。

二、实验目的本次实验的目的是让学生了解FPGA的基本概念、原理和应用，并通过实际操作，掌握FPGA的开发流程和设计方法。

通过实验，学生可以深入理解数字电路的设计与实现，培养创新思维和解决问题的能力。

三、实验内容本次实验主要分为以下几个部分：1. FPGA的基本概念与原理在实验开始之前，我们首先对FPGA的基本概念和原理进行了介绍。

FPGA是一种可编程逻辑器件，由大量的逻辑单元和可编程连线组成，可以根据用户的需求进行编程和配置，实现不同的功能。

2. FPGA开发环境的搭建为了进行FPGA的开发，我们需要搭建相应的开发环境。

首先，我们安装了FPGA开发软件，并进行了相应的配置。

然后，我们连接了FPGA开发板，确保开发板与计算机的通信正常。

3. FPGA的设计与实现在FPGA的开发环境搭建完成后，我们开始进行具体的设计与实现。

我们选择了一个简单的数字电路设计作为实验的示例，通过FPGA的编程和配置，将其实现在FPGA开发板上。

在实验过程中，我们学习了Verilog语言的基本语法和设计方法，并将其应用于实际的设计中。

4. FPGA实验结果与分析在完成FPGA的设计与实现后，我们对实验结果进行了验证和分析。

通过观察实验板上的LED灯和数码管的显示情况，我们可以判断设计是否成功。

同时，我们还使用示波器对输出信号进行了测量和分析，验证了设计的正确性和稳定性。

四、实验结果与讨论通过实验，我们成功地将数字电路设计实现在FPGA开发板上，并验证了设计的正确性。

实验结果表明，FPGA具有较高的灵活性和可重构性，能够满足不同应用场景的需求。

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