西工大-数电实验-第二次实验-实验报告
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数电实验2
一．实验目的
1.学习并掌握硬件描述语言（VHDL 或 Verilog HDL）；熟悉门电路的逻辑功能，并用硬件描述语言实现门电路的设计。
2.熟悉中规模器件译码器的逻辑功能，用硬件描述语言实现其设计。
3.熟悉时序电路计数器的逻辑功能，用硬件描述语言实现其设计。
4.熟悉分频电路的逻辑功能，并用硬件描述语言实现其设计。
二.实验设备
1.Quartus开发环境
2.ED0开发板
三.实验内容
要求1：编写一个异或门逻辑电路，编译程序如下。
1）用 QuartusII 波形仿真验证；
2）下载到DE0 开发板验证。
要求2：编写一个将二进制码转换成 0-F 的七段码译码器。
1）用 QuartusII 波形仿真验证；
2）下载到 DE0 开发板，利用开发板上的数码管验证。
要求3：编写一个计数器。
1）用QuartusII 波形仿真验证；
2）下载到 DE0 开发板验证。
要求4：编写一个能实现占空比 50%的 5M 和50M 分频器即两个输出，输出信号频率分别为 10Hz 和 1Hz。
1）下载到 DE0 开发板验证。（提示：利用 DE0 板上已有的 50M 晶振作为输入信号，通过开发板上两个的 LED 灯观察输出信号）。
2）电路框图如下：
扩展内容：利用已经实现的 VHDL 模块文件，采用原理图方法，实现 0-F 计数自动循环显示，频率 10Hz。（提示：如何将 VHDL 模块文件在逻辑原理图中应用，参考参考内容 5）
四.实验原理
1.实验1实现异或门逻辑电路，VHDL源代码如下：
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
ENTITY EXORGATE IS
PORT(A,B:IN STD_LOGIC;
C:OUT STD_LOGIC);
END EXORGATE;
ARCHITECTURE fwm OF EXORGATE IS
BEGIN
C<=A XOR B;
END;
2.实验2实现一个将二进制码转换成0-F的七段译码器，VHDL源代码如下：LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
ENTITY sevendecoder IS
PORT (data_in:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
dis_out:OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0));
END sevendecoder;
ARCHITECTURE fwm OF sevendecoder IS
BEGIN
PROCESS(data_in)
BEGIN
CASE data_in IS
WHEN"0000"=>dis_out<="1000000";--显示 0
WHEN"0001"=>dis_out<="1111001";--显示 1
WHEN"0010"=>dis_out<="0100100";--显示 2
WHEN"0011"=>dis_out<="0110000";--显示 3
WHEN"0100"=>dis_out<="0011001";--显示 4
WHEN"0101"=>dis_out<="0010010";--显示 5
WHEN"0110"=>dis_out<="0000010";--显示 6
WHEN"0111"=>dis_out<="1111000";--显示 7
WHEN"1000"=>dis_out<="0000000";--显示 8
WHEN"1001"=>dis_out<="0010000";--显示 9
WHEN"1010"=>dis_out<="0001000";--显示 A
WHEN"1011"=>dis_out<="0000011";--显示 b
WHEN"1100"=>dis_out<="1000110";--显示 C
WHEN"1101"=>dis_out<="0100001";--显示 d
WHEN"1110"=>dis_out<="0000110";--显示 E
WHEN"1111"=>dis_out<="0001110";--显示 F
WHEN OTHERS=> dis_out<="1111111";--灭灯，不显示
END CASE;
END PROCESS;
END fwm;
3.实验3完成一个计数器，VHDL源代码如下：
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITY counter IS
PORT ( clk,RST : IN STD_LOGIC;
DOUT : OUT STD_LOGIC_VECTOR (3 DOWNTO 0); --四位计数
COUT : OUT STD_LOGIC); --进位位
END counter;
ARCHITECTURE fwm OF counter IS
SIGNAL Q1 : STD_LOGIC_VECTOR (3 DOWNTO 0);
BEGIN
PROCESS(clk,RST)
BEGIN
IF RST = '0' THEN Q1<=(OTHERS => '0'); COUT<= '0';
ELSIF clk'EVENT AND clk='1' THEN
Q1<=Q1+1;
COUT<= '0';
IF Q1 >= "1001" THEN Q1<=(OTHERS => '0'); COUT<= '1';
END IF;
END IF;
END PROCESS;
DOUT<=Q1 ;
END fwm;
4.实验4编写一个能实现占空比 50%的 5M 和50M 分频器即两个输出，输出信号频率分别为 10Hz 和 1Hz，VHDL源代码如下：
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
ENTITY fpq IS
PORT(clk:IN STD_LOGIC;
clk_out,clk_out1:OUT STD_LOGIC);
END fpq;
ARCHITECTURE fwm OF fpq IS
CONSTANT m : INTEGER:= 25000000; --50M 分频到 1Hz 时=25000000。CONSTANT m1 : INTEGER:= 2500000; --5M 分频到 10Hz 时=2500000。SIGNAL tmp :STD_LOGIC;
SIGNAL tmp1 :STD_LOGIC;
BEGIN
PROCESS(clk, tmp)
VARIABLE cout : INTEGER:=0;
BEGIN
IF clk'EVENT AND clk='1' THEN
cout:=cout+1; --计数器+1
IF cout<=m THEN tmp<='0'; --计数小于等于 25000000，输出 0