VHDL实验报告论文

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VHDL实验报告

VHDL实验报告《创新实验》实验报告—基于vhdl的编程和硬件实现一、实验目的1.2.3.4. 熟悉和掌握硬件描述语言vhdl的基本语法及编写；掌握软件xilinx ise 10.1的使用；熟悉sdz-6电子技术实验箱的使用；了解节拍脉冲发生器等基本电路的实现；5. 了解八位二进制计数器的功能与设计；6. 学习键盘和七段数码管显示的控制和设计。

二、实验内容1. xilinx ise 10.1软件的使用；2. 节拍脉冲发生器等基本电路的实现；3. 八位二进制计数器的实现4. 键盘扫描及显示的实现三、实验器材1、 pc机2、 sdz-6电子技术实验箱3、正负5v电源4、 i/o接口线四、软件的使用在安装xilinx10.1软件时，需要一个id号，其实这个id号是可以重复使用的，几个同学在官网注册后就可以共享id号了。

安装完成之后就可以使用这个软件编写相应的vhdl的程序。

1.新建工程file—>new project 弹出下面的对话框输入工程名后单击next。

然后根据本实验的实验箱进行以下设置。

以后的步骤一般都是单击next（有些资料上会介绍有些这些步骤的具体功能，但对于本实验不必用到），最后单击finish，完成新建一个工程。

在窗口的左边会出现刚刚新建的工程，如下: 2.新建一个vhdl的源文件。

在上图中，右击工程选择new source ，弹出如下对话框。

在对画框的左边选择vhdl module，输入文件的名字（改名字最好是你定义的实体的名字）。

单击next。

出现下面的对话框。

该对话框主要是对外部端口的编辑。

可以直接跳过，即单击next，在源文件上编辑端口。

然后在接下来的对话框中单击finish。

完成建立一个源文件。

窗口右边就会出现刚才编辑的源文件。

3.编写和编译代码将事先编好的代码复制到源文件里，然后保存文件。

选中左边的文件名，在窗体的左边出现如下编辑文档内容。

选择synthesize —xst—》check syntax，双击check syntax，开始编译源文件。

VHDL多路波形发生器实验报告

VHDL多路波形发生器实验报告一、基本要求：1、对输入时钟信号进行分频，实现三路互差120°的信号。

2、实现输出信号的占空比控制clk: 输入时钟信号reset: 同步复位信号（低电平有效）div: 输入分频控制信号(注意：6n分频)ctrl: 占空比控制信号ctrl=1时, 占空比为1:1ctrl=2时, 占空比为1:2ctrl=3时, 占空比为2:1A,B,C: 三路输出信号二、设计思路:1.实验为6n分频，用变量s来控制，0~6n-1这六个数，当时钟信号每来一个上升沿时加1，当为6n-1时清零；2.定义N为常量，通过改变N的值改变分频；3.ctrl值不同时，占空比不同，用case语句控制，ctrl分别为01，10，11和其他；4.具体波形的实现用if语句，当占空比为1时，A输出信号在s=0和s=3*n时翻转，B输出信号在s=2*n和s=5*n时翻转，C输出信号在s=4*n和s=n的时候翻转。

当占空比为1：2时，A输出信号在s=0和s=2*n时翻转，B输出信号在s=2*n和s=4*n时翻转，C输出信号在s=4*n和s=0的时候翻转。

当占空比为2：1时，A输出信号在s=0和s=4*n时翻转，B输出信号在s=2*n和s=0时翻转，C输出信号在s=4*n和s=2*n的时候翻转；5.在占空比为1和1：2时，C输出信号应比B慢120度，但是实际输出超前B，所以要对C输出进行反相；同理，在占空比为2：1时，要对B、C分别进行反向。

6.用if语句判断是否复位，若非，则执行case语句。

三、流程图：四、源程序library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_arith.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity top isport(clk,reset:in std_logic;ctrl:in std_logic_vector(1 downto 0);A,B,C:out std_logic);end top ;architecture rel of top issignal temp1,temp2,temp3,temp4,temp5 : std_logic; constant N: integer:=1;signal s:integer range 0 to 6*N-1 ;beginprocess(clk,reset,ctrl)beginif (reset='0') thentemp1<='0';temp2<='0';temp3<='0';temp4<='0';temp5<='0';s<=0;elsecase ctrl iswhen "01"=>if (clk 'event and clk='1') thenif s=6*N-1 thens<=0;elses <= s+1;end if;if s=0 thentemp1<= not temp1;end if;if s=3*N thentemp1<= not temp1;end if;if s=2*N thentemp2<= not temp2;end if;if s=5*N thentemp2<= not temp2;end if;if s=4*N thentemp4<= not temp4;end if;if s=N thentemp4<= not temp4;end if;end if;temp3<= not temp4;when "10"=>if (clk 'event and clk='1') thenif s=6*N-1 thens<=0;elses <= s+1;end if;if s=0 thentemp1<= not temp1;end if;if s=2*N thentemp1<= not temp1;end if;if s=2*N thentemp2<= not temp2;end if;if s=4*N thentemp2<= not temp2;end if;if s=4*N thentemp4<= not temp4;end if;if s=0 thentemp4<= not temp4;end if;end if;temp3<= not temp4;when "11"=>if (clk 'event and clk='1') thenif s=6*N-1 thens<=0;elses <= s+1;end if;if s=0 thentemp1<= not temp1;end if;if s=4*N thentemp1<= not temp1;end if;if s=2*N thentemp5<= not temp5;end if;if s=0 thentemp5<= not temp5;end if;if s=4*N thentemp4<= not temp4;end if;if s=2*N thentemp4<= not temp4;end if;end if;temp2<= not temp5;temp3<= not temp4;when others=>temp1<='0';temp2<='0';temp3<='0';end case;end if;end process;A<=temp1;B<=temp2;C<=temp3;end rel;五、仿真波形：整体波形：当ctrl=1 当ctrl=2 当ctrl=3复位当ctrl=其他：六、实验过程遇到的问题：在程序设计时，开始不知该怎样使A,B,C互差120度，开始是想通过定义一个变量，每来一个上升沿加1，从0开始，A路信号除3n 取余为0则翻转，B路信号除3n取余为1则翻转，C路信号除3n取余为2则翻转，我觉得这样的想法应该没有错，可是实际却调不出来，可能是某处逻辑有问题，后来就模仿老师给的6分频程序，设计了现在的程序。

vhdl实验报告

vhdl实验报告VHDL实验报告引言：VHDL（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）是一种硬件描述语言，广泛应用于数字电路设计和仿真。

本篇实验报告将介绍我在VHDL实验中的学习和实践经验，包括实验目的、实验过程、实验结果以及对VHDL的理解和展望。

一、实验目的VHDL实验的主要目的是让我们掌握VHDL语言的基本语法和使用方法，能够利用VHDL描述数字电路，并通过仿真和综合工具进行验证和实现。

通过这些实验，我们可以深入了解数字电路的原理和设计方法，提高我们的逻辑设计能力和工程实践能力。

二、实验过程在实验过程中，我们首先学习了VHDL的基本语法，包括实体声明、端口声明、信号声明等。

然后，我们通过实例学习了VHDL的建模方法，包括组合逻辑电路的建模和时序逻辑电路的建模。

在组合逻辑电路的建模中，我们学习了使用逻辑运算符和条件语句描述电路的功能；在时序逻辑电路的建模中，我们学习了使用过程语句和时钟信号描述电路的状态转换。

在学习了VHDL的基础知识后，我们开始进行实验设计。

我们选择了一个简单的数字电路，如4位加法器，来进行实验验证。

首先，我们通过VHDL语言描述了加法器的功能和结构，包括输入端口、输出端口和中间信号。

然后，我们使用仿真工具进行了功能仿真，验证了加法器的正确性。

接着，我们使用综合工具将VHDL代码综合成门级电路，并进行了时序仿真和时序优化，验证了加法器的时序正确性和性能。

三、实验结果通过实验，我们成功地实现了4位加法器的功能，并验证了其正确性和性能。

在功能仿真中，我们输入了不同的测试数据，观察了输出结果，发现加法器能够正确地进行加法运算，并得到了正确的结果。

在时序仿真中，我们观察了电路的时序行为，包括输入信号的变化、输出信号的响应和中间信号的传播延迟等，发现加法器能够在时序上满足要求，并且具有较好的性能。

VHDL电子琴实验报告

VHDL电子琴实验报告
实验目的：
本实验的目的是设计一个VHDL电子琴，通过FPGA实现，实现按键发出不同的音调，并通过扬声器输出对应的音频信号，达到模拟真实电子琴的效果。

实验原理：
VHDL（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）是一种硬件描述语言，用于描述数字电路的行为和结构。

在本实验中，我们将使用VHDL语言描述电子琴的按键和音调的对应关系，通过FPGA实现电子琴的功能。

电子琴实验主要包含两个部分：输入部分和输出部分。

输入部分是按键，按下不同的按键会发出不同的音调。

输出部分是扬声器，通过扬声器输出对应的音频信号。

实验步骤：
1.确定电子琴的按键数量和对应的音调。

2.使用VHDL语言描述电子琴的按键和音调的对应关系。

3.将VHDL代码综合成逻辑电路网表。

4.将逻辑电路网表烧录到FPGA中。

5.连接扬声器到FPGA输出引脚。

6.按下不同的按键，测试扬声器输出的音频信号是否正确。

实验结果：
经过实验测试，我们成功实现了一个简单的VHDL电子琴。

按下不同的按键，扬声器输出对应的音调。

通过调整VHDL代码中的音频频率，可以改变电子琴的音调高低。

实验总结：
通过本实验，我们深入理解了VHDL语言的应用和FPGA的原理。

电子琴作为一个实际应用案例，充分展示了数字电路设计的魅力。

在今后的学习和工作中，我们将能更加熟练地应用VHDL语言和FPGA技术，设计更加复杂的数字电路系统。

VHDL与数字电路设计实验报告

VHDL与数字电路设计实验报告引言本实验旨在通过使用VHDL编程语言和数字电路设计技术，实现特定功能的电路设计。

本文档将对实验的步骤、设计原理和结果进行详细描述。

实验步骤1. 步骤一：熟悉VHDL编程语言在实验开始之前，团队成员对VHDL编程语言进行了研究和熟悉。

我们了解了VHDL的基本语法、数据类型和结构，并获得了对VHDL设计原理的初步理解。

2. 步骤二：设计功能电路在本实验中，我们选择了一个特定的功能电路进行设计。

我们首先进行了功能需求分析，并根据需求确定了电路的输入输出信号以及主要的逻辑运算。

然后，我们使用VHDL编程语言将电路的逻辑运算实现为代码，并进行了仿真和测试。

3. 步骤三：电路仿真和验证为了验证我们设计的电路功能的正确性，我们使用了VHDL仿真工具进行了电路的仿真和验证。

我们根据输入信号的不同组合，观察输出信号的变化，并与我们预期的结果进行比较。

通过这一步骤，我们确认了我们设计的电路能够按照预期工作。

4. 步骤四：电路实现和测试在确认电路的设计和仿真结果无误之后，我们进一步将电路实现到实际的数字电路平台上，并进行了硬件测试。

我们使用实际的输入信号来测试电路的性能和稳定性，并对输出信号进行观察和分析。

通过这一步骤，我们验证了电路在实际环境中的可行性。

设计原理我们设计的电路基于特定的功能需求，采用了经典的数字电路设计原理。

通过使用VHDL编程语言，我们将电路的逻辑运算实现为逻辑门和触发器的组合。

通过将输入信号连接到适当的逻辑门和触发器，我们实现了所需的功能。

结果与分析经过实验步骤的完成，我们成功地设计和实现了一个具有特定功能的数字电路。

在仿真测试和实际测试中，电路都表现出了良好的性能和稳定性。

根据结果的分析，我们验证了电路的设计原理和逻辑的正确性。

结论本实验通过使用VHDL编程语言和数字电路设计技术，成功地实现了一个具有特定功能的电路设计。

我们的实验结果表明，VHDL和数字电路设计技术在电路设计领域具有重要的应用价值。

VHDL实验报告与代码毕业设计(论文)

实验一. 分频器设计一．实验目的1.熟悉QUARTUSII 软件的使用2.熟悉PLD设计流程3. 学习分频器的设计二．实验内容设计一个最大分频为225的分频器，将50MHz时钟作为输入三．实验框图四．管脚设定CLOCK_50 PIN_N2LEDR[0] PIN_AE23五．实验代码LIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.all;USE ieee.std_logic_UNSIGNED.all;ENTITY clk1 ISPORT(clk:IN STD_LOGIC;DIGIT:OUT STD_LOGIC);END clk1;ARCHITECTURE clk1 OF clk1 ISBEGINCOUNT: PROCESS(clk)V ARIABLE temp:STD_LOGIC_VECTOR(25 DOWNTO 0);BEGINIF(clk'EVENT AND clk = '1')THENtemp := temp+1;IF(temp(25)='1') THENtemp:=(OTHERS=>'0');END IF;END IF;DIGIT <= temp(24);END PROCESS count;END clk1;六．心得体会通过这次实验，我初步掌握了QUARTUSII 软件的使用，为今后的实验打下基础。

实验二. VHDL描述风格比较一．实验目的1.深入体会VHDL三种描述风格的区别2. 学习3输入表决器，异或门的实现3.设计一个5输入表决器。

二．实验内容以3输入表决器，异或门，通用寄存器等代码为例，深入体会VHDL描述风格。

1.学习已给的3输入表决器代码，完成3输入表决器的三种描述方式的验证比较。

在QUARTUS II中对程序进行编译，下载，验证。

使用拔码开关SW0,SW1,SW2作为三个输入，输出在LEDR0表示，亮表示‘1’，不亮表示‘0’2.学习已给的异或门代码，完成异或门的三种描述方式的验证比较。

VHDL实验报告(1)

VHDL 实验报告******班级：电子0701学号：************实验一组合逻辑电路设计一实验目的：1. 熟悉mux+pluxII软件，可以进行新文件的编辑和文件的修改。

2. 掌握门电路VHDL语言程序设计方法。

3. 掌握选择器VHDL语言程序设计方法。

4. 掌握加法器VHDL语言程序设计方法。

5. 熟悉VHDL编程的基本方法。

二实验设备：1.计算机2.Max+PlusII软件三实验原理及内容：1 二输入与门（1）实验原理二输入与门是我们数字电路中的一个基础逻辑门电路，是最基本的逻辑门电路之一，也是最简单的逻辑门之一。

它能实现两个输入端的相与，一般有三个端口。

二输入与门的表达式是：Y=ab二输入与门的逻辑符号如图（1）所示，真值表如表（1）所示。

图（1）与门逻辑符号表（1）与门真值表（2）实验内容a.在mux+pluxII文本编辑环境下，打开新文本，编写两输入与门VHDL语言源程序，程序设计如下：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY and2 ISPORT(a,b: IN STD_LOGIC;Y: OUT STD_LOGIC);END and2;ARCHITECTURE behave OF and2 ISBEGINY <= a and b;END behave;b．对源程序进行编译，按照提示进行修改，直至编译通过。

c．对编译程序进行仿真，分析并记录仿真波形，其仿真波形图如图（2）所示。

图（2）二输入与门仿真图d.在自己的目录下保存相应的源文件、波形文件。

2 四选一选择器（1）实验原理四选一选择器如图（3）所示，真值表如表（2）所示。

图（3）mux4管脚图表（2）mux4真值表（2）实验内容a.在mux+plusII文本编辑环境下，打开新文件，编辑四选一VHDL源程序文件，其程序设计如下：LIBRARY IEEEUSE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY mux4 ISPORT(A: IN STD_LOGIC_VECTOR (1 DOWNTO 0);D0,D1,D2,D3:IN STD_LOGIC;G:IN STD_LOGIC;Y: OUT STD_LOGIC);END mux4;ARCHITECTURE dataflow OF mux4 ISBEGINPROCESS (A,D0,D1,D2,D3,G)BEGINIF (G ='0') THENIF (A="00")THEN Y <= D0;ELSIF(A="01")THEN Y <= D1;ELSIF(A="10")THEN Y <= D2;ELSE Y <= D3;END IF;ELSE Y <='0';END IF;END PROCESS;END dataflow;b.对源程序进行编译，按照提示进行修改，直到编译通过。

VHDL实验报告

VHDL实验报告5090309160 庄炜旭实验三. 4位可逆计数器，4位可逆二进制代码－格雷码转换器设计一．实验目的学习时序电路的设计,仿真和硬件测试,进一步熟悉VHDL设计技术1. 学习４位可逆计数器的设计2. 学习４位可逆二进制代码－格雷码转换器设计二．实验内容设计4位可逆计数器，及4位可逆二进制代码－格雷码转换器，并仿真，下载。

[具体要求]1.4位可逆计数器a)使用CLOCK_50作为输入时钟，其频率为50MHz（对于频率大于50Hz的闪烁，人眼会看到连续的光），因而，对其进行225的分频后，再用于时钟控制。

（可利用实验一）b)使用拨码开关SW17作为模式控制，置‘1’时为加法计数器，置‘0’时为减法计数器，同时使用LEDR17显示SW17的值。

c)使用KEY3作为异步复位开关（按下时为0，不按为1），当为加法计数器时，置“0000”，当为减法计数器时，置“1111”。

d)使用LEDR3，LEDR2，LEDR1，LEDR0作为转换后的输出结果显示，LEDR3为高位，LEDR0为低位。

2.4位可逆二进制代码――格雷码转换器a)使用拨码开关SW17作为模式控制，置‘1’时为二进制代码―>格雷码转换，置‘0’时为格雷码―>二进制代码，同时使用LEDR17显示SW17的值。

b)使用拨码开关SW3, SW2, SW1, SW0作为输入的被转换数，SW3为高位，SW0为低位。

c)使用LEDR3，LEDR2，LEDR1，LEDR0作为转换后的输出结果显示，LEDR3为高位，LEDR0为低位。

三．管脚设定SW[0]PIN_N25SW[1]PIN_N26SW[2]PIN_P25SW[3] PIN_AE14SW[17] PIN_V2LEDR[0] PIN_AE23LEDR[1] PIN_AF23LEDR[2] PIN_AB21LEDR[3] PIN_AC22LEDR[17] PIN_AD12KEY[3] PIN_W26CLOCK_50 PIN_N2四．相关知识二进制代码与格雷码相互转换格雷码（Gray Code，简称G码）是典型的循环码，它是由二进制码（Binary，简称 B 码）导出的。

数字电路设计实验vhdl语言实验报告

实验一秒表计数器的设计实验目的:本实验通过设计四种频率可选的数字时钟系统, 以达到熟悉VHDL 语言编程语法、设计思路和熟练掌握Quartus II 开发软件的目的。

二、实验内容:该数字时钟的显示格式如下所示: HH: MM: SS, 其中HH表示时计数的两位, MM表示分计数的两位, SS表示秒计数的两位。

本系统输入信号分别为复位信号rst(高有效)、sel(两位信号, 分别可以选择2分频、4分频8分频和16分频)、clk_in(时钟信号)、8位时输出、8位分输出、8位秒输出(其中高4为表示对应的高半字节、低4位表示的低半字节, 譬如当时间为08:59:30时, 时输出为”0000_1000”,分输出为”0101_1001”,秒输出为”0011_0000”)。

该时钟系统可以通过Sel信号时钟运行的快慢。

三、实验流程:通过对实验内容的分析: 可以考虑时钟系统的可由三部分组成: 1.分频器:分频器为时序电路并且通过《数字电路》理论课程的学习可知由计数器来实现, 同学可以回想一下实验1中是如何实现计数器电路的设计）, 该模块主要产生2.4.8、16分频的时钟信号；2.多路选择器:在VHDL中多路选择器为组合逻辑, 可以有多种实现方法, 在这里主要选用了case语句来实现。

该模块的作用是从分频器中根据Sel信号选择适当的时钟信号；3.时钟控制器:该模块比较复杂, 主要实现功能是实现一个24小时的计时。

当时间为00:00:59的时候下一个时钟到来时状态的跳变为00:01:00, 计时中多数计数为加1操作, 有几个特殊状态需要重点考虑：当时间产生分进数时, 譬如上例。

当时间产生时进数时, 譬如00:01:59时刻的下一个状态为00:02:00;当时间产生时进数时, 譬如00:59:59是个的下一个状态为01:00：00。

当时间产生天进数时, 譬如23:59:59的下一个状态为00:00:00。

四、仿真要求:1、本次试验的结果全部采用功能仿真分析:在结果图中能够看到让复位信号rst为有效的情况下, 所有的输出为00:00:00；2.当频率选择输出分别为”00”、”01”、”10”、”11”时秒为的进数分别包含2.4.8、16倍clk_in的时钟周期；3.可以看到完整的计时周期00:00:00->23:59:59->00:00:00。

VHDL数字电路课程实验报告

VHDL数字电路课程实验报告实验一8分频器一、实验要求：分别用信号量和变量实现八分频器二、实验过程：1、代码：8分频器vhdlibrary ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity freq_divider isport(clk: in std_logic;out1, out2: buffer bit);end freq_divider;architecture example of freq_divider issignal count1: integer range 0 to 7;beginprocess(clk)variable count2: integer range 0 to 7;beginif(clk'event and clk='1') thencount1<=count1+1;count2:=count2+1;if(count1=3) thenout1<=not out1;count1<=0;end if;if(count2=4) thenout2<=not out2;count2:=0;end if;end if;end process;end example;八分频器tbLIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.all;ENTITY fd_tb isEND fd_tb;architecture behavior of fd_tb iscomponent freq_dividerport(clk:IN STD_LOGIC;out1, out2: buffer bit);end component;signal clk:std_logic;signal out1,out2:bit;beginu1: freq_divider port map(clk,out1,out2);processbeginclk<='0';wait for 50 ns;loopclk<=not clk;wait for 25 ns;end loop;end process;end behavior;2、结果图：实验二实现例8.6一、实验要求：电路只有一个输入时钟信号，输出信号在适中的两个边沿都会发生变化二、实验内容：1、代码信号发生器vhdENTITY signal_gen ISPORT (clk: IN BIT;outp: OUT BIT);END signal_gen;ARCHITECTURE fsm OF signal_gen ISTYPE state IS (one, two, three);SIGNAL pr_state1, nx_state1: state;SIGNAL pr_state2, nx_state2: state;SIGNAL out1, out2: BIT;BEGINPROCESS(clk)BEGINIF (clk'EVENT AND clk = '1') THENpr_state1 <= nx_state1;END IF;END PROCESS;PROCESS (clk)BEGINIF (clk'EVENT AND clk = '0') THENpr_state2 <= nx_state2;END IF;END PROCESS;PROCESS (pr_state1)BEGINCASE pr_state1 ISWHEN one =>out1 <= '0';nx_state1 <= two;WHEN two =>out1 <= '1';nx_state1 <= three;WHEN three =>out1 <= '1';nx_state1 <= one;END CASE;END PROCESS;PROCESS (pr_state2)BEGINCASE pr_state2 ISWHEN one =>out2 <= '1';nx_state2 <= two;WHEN two =>out2 <= '0';nx_state2 <= three;WHEN three =>out2 <= '1';nx_state2 <= one;END CASE;END PROCESS;outp <= out1 AND out2;END fsm;信号发生器tbentity tb_fsm isend tb_fsm;architecture behavior of tb_fsm is component signal_gen isport( clk: in bit;outp: out bit);end component;signal clk,outp:bit;beginu1: signal_gen port map(clk,outp); processbeginclk<='0';wait for 20 ns;loopclk<=not clk;wait for 10 ns;end loop;end process;end behavior;2、结果图实验三常数比较器一、实验要求常数比较器，用于比较的变量位宽应大于等于常数二、实验内容1、代码常数比较器vhdLIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.all;entity compare isport(b: in integer range 0 to 15;x1,x2,x3: out std_logic);end compare;architecture compare of compare isconstant a: integer:=10;beginx1<='1' when a>b else '0';x2<='1' when a=b else '0';x3<='1' when a<b else '0';end compare;常数比较器tbLIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.all;entity tb_compare isend tb_compare;architecture behavior of tb_compare iscomponent compareport(b: in integer range 0 to 15;x1,x2,x3: out std_logic);end component;signal b: integer;signal x1,x2,x3: std_logic;beginu1: compare port map(b, x1,x2,x3);processbeginb<=5; wait for 10 ns;b<=8; wait for 10 ns;b<=10; wait for 10 ns;b<=13; wait for 10 ns; b<=10; wait for 10 ns; b<=3; wait for 10 ns; end process;end behavior;2、结果图实验四序列检测器一、实验要求序列检测’1001’弱检测到，输出‘1‘，否则输出’0‘二、实验内容1、状态图2、代码序列检测器vhdlibrary ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity string_detector isport(datain,clk: in bit;q: out bit);end string_detector;architecture sd of string_detector istype state is (zero, one, two, three, four);signal pr_state, nx_state: state;beginprocess(clk)beginif(clk'event and clk='1') thenpr_state<=nx_state;end if;end process;process(datain, pr_state)begincase pr_state iswhen zero=>q<='0';if(datain='1') then nx_state<=one;else nx_state<=zero;end if;when one=>q<='0';if(datain='0') then nx_state<=two;else nx_state<=zero;end if;when two=>q<='0';if(datain='0') then nx_state<=three;else nx_state<=zero;end if;when three=>q<='0';if(datain='1') then nx_state<=four;else nx_state<=zero;end if;when four=>q<='1';nx_state<=zero;end case;end process;end sd;序列检测器tb------------------------------------------------------------------ library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;------------------------------------------------------------------ entity testBench isend testBench;------------------------------------------------------------------architecture test of testBench iscomponent string_detector isport(datain,clk: in bit;q: out bit);end component;signal datain,clk:bit;signal q:bit;beginSD: string_detector port map(datain,clk,q);processbeginfor i in 0 to 100 loopclk<='0';wait for 10 ns;clk<='1';wait for 10 ns;end loop;end process;processbegindin<='1';wait for 20ns;din<='0';wait for 20ns;din<='0';wait for 20ns;din<='0';wait for 20ns;din<='1';wait for 20ns;din<='0';wait for 20ns;din<='0';wait for 20ns;din<='1';wait for 20ns;din<='0';wait for 20ns;din<='1';wait for 20ns;din<='0';wait for 20ns;end process;end test;3、结果图。

vhdl全加器实验报告

vhdl全加器实验报告VHDL全加器实验报告引言：在数字电路设计领域，全加器是一种基本的逻辑电路。

它用于将两个二进制数相加，并产生相应的和与进位输出。

在本次实验中，我们将使用VHDL语言设计和模拟一个全加器电路，并通过实验验证其功能和正确性。

一、实验目的本实验的目的是通过设计和模拟一个VHDL全加器电路，加深对数字电路和VHDL语言的理解。

具体目标如下：1. 学习并掌握全加器的原理和电路结构；2. 掌握VHDL语言的基本语法和使用方法；3. 设计和模拟一个全加器电路，并验证其正确性；4. 分析和评估全加器电路的性能和优化方法。

二、全加器的原理和电路结构全加器是一种用于二进制加法的逻辑电路。

它接受两个输入位和一个进位输入位，并产生一个和输出位和一个进位输出位。

全加器的电路结构通常由两个半加器和一个或门组成。

半加器用于计算两个输入位的和，而或门用于计算进位输出位。

三、VHDL语言的基本语法和使用方法VHDL是一种硬件描述语言，用于描述和模拟数字电路。

它具有丰富的语法和功能，可以方便地进行电路设计和仿真。

VHDL语言的基本语法包括实体声明、端口声明、信号声明、过程声明等。

在本次实验中，我们将使用VHDL语言来描述和模拟全加器电路。

四、全加器电路的设计和模拟在本次实验中，我们将使用VHDL语言设计和模拟一个4位全加器电路。

首先，我们需要定义输入和输出信号，并声明全加器的实体和端口。

接下来，我们可以使用VHDL语言描述全加器的逻辑电路，包括半加器和或门的连接关系。

最后，我们可以使用仿真工具对全加器电路进行模拟，并观察输出结果。

五、全加器电路的验证和性能评估在模拟过程中，我们可以通过输入不同的二进制数来验证全加器电路的正确性。

我们可以逐个比较输入和输出的二进制数，并检查和进位输出是否与预期结果一致。

如果全加器电路能够正确地计算和输出结果，则说明设计和模拟过程是正确的。

此外，我们还可以评估全加器电路的性能和优化方法。

VHDL硬件课程设计实验报告

硬件课程设计实验报告一、全加器设计1、实验目的(1)了解四位全加器的工作原理。

(2)掌握基本组合逻辑电路的FPGA实现。

(3)熟练应用Quartus II进行FPGA开发。

2、实验原理全加器是由两个加数X i和Y i以及低位来的进位C i-1作为输入，产生本位和S i以及向高位的进位C i的逻辑电路。

它不但要完成本位二进制码X i和Y i相加，而且还要考虑到低一位进位C i-1的逻辑。

对于输入为X i、Y i和C i-1，输出为S i和C i的情况，根据二进制加法法则可以得到全加器的真值表如下表所示：全加器真值表由真值表得到S i和C i的逻辑表达式经化简后为：这仅仅是一位的二进制全加器，要完成一个四位的二进制全加器，只需要把四个级联起来即可。

i3、实验内容本实验要完成的任务是设计一个四位二进制全加器。

具体的实验过程就是利用实验系统上的拨动开关模块的K1～K4作为一个加数X输入，K5～K8作为另一个加数Y输入，用LED模块的LED1～LED8来作为结果S输出，LED亮表示输出‘1’，LED灭表示输出‘0’。

实验箱中的拨动开关、LED与FPGA的接口电路，以及拨动开关、LED 与FPGA的管脚连接在以前的实验中都做了详细说明，这里不在赘述。

4、实验现象与结果以设计的参考示例为例，当设计文件加载到目标器件后，拨动相应的拨动开关，输入两个四位的加数，则在LED灯上显示这两个数值相加的结果的二进制数。

5、实验报告(1)出不同的加数，绘仿真波形，并作说明。

(2)在这个程序的基础上设计一个八位的全加器。

(3)在这个程序的基础上，用数码管来显示相乘结果的十进制值。

(4)将实验原理、设计过程、编译仿真波形和分析结果、硬件测试结果记录下来。

二、七段数码显示设计1、七段显示基本原理七段显示器，在许多产品或场合上经常可见。

其内部结构是由八个发光二极管所组成，为七个笔画与一个小数点，依顺时针方向为A、B、C、D、E、F、G与DP等八组发光二极管之排列，可用以显示0～9数字及英文数A、B、C、D、E、F。

vhdl论文(1)

数字电路中的可编程模拟1.引言在常用电路中，复杂逻辑器件的运转越来越依靠高速硬件语言的控制，而硬件描述语言主要有VHDL 和Verilog HDL。

其中Verilog HDL(Hardware Discription Language)是一种硬件描述语言，用于从算法级、门级到开关级的多种抽象设计层次的数字系统建模。

而VHDL（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）翻译成中文就是“超高速集成电路硬件描述语言”，是一种用于电路设计的高级语言。

它最初是在80年代的后期由美国国防部开发出来供美军用来提高设计的可靠性和缩减开发周期的一种使用范围较小的设计语言。

在这里我们使用VHDL进行后续步骤。

VHDL的特点：①功能强大，设计灵活；②强大的硬件描述能力；③设计与工艺无关；④易于共享与复用；⑤支持广泛；⑥不具有描述模拟电路的功能因此使用VHDL完成实验方便简洁。

2.研究目标①实验一四位全加器实验目的 :１．用组合电路设计4位全加器。

２．了解VHDL语言的行为描述的优点。

３．初步掌握系统内部STD_LOGIC_UNSIGNED包的调用。

②实验二用原理图输入法设计模12计数器实验目的：1、掌握计数器的设计原理和逻辑功能。

2、学习用原理图输入法设计数字电路的方法和过程。

3、掌握MAX＋PLUSⅡ开发系统编译、仿真和下载的过程。

③实验三用VHDL语言设计模60计数器实验目的：1、进一步掌握计数器的设计原理和逻辑功能。

2、学习用VHDL语言设计计数器的方法和调试过程，进一步掌握VHDL语言的应用。

3、进一步掌握MAX＋PLUSⅡ开发系统编译、仿真和下载的过程。

3.实验方法实验一：四位全加器实验原理：4位全加器可看作4个1位全加器串行构成，具体连接方法如下图所示：采用VHDL语言设计时调用其附带的程序包，其系统内部会自行生成此结构。

vhdl计数器实验报告

vhdl计数器实验报告《VHDL计数器实验报告》摘要：本实验利用VHDL语言设计了一个简单的计数器电路，并通过FPGA实现了该计数器。

实验结果表明，VHDL计数器能够准确地实现计数功能，具有较高的稳定性和可靠性。

引言：计数器是数字电路中常见的一种基本电路，用于实现对输入信号的计数和统计。

在本次实验中，我们利用VHDL语言设计了一个简单的计数器电路，并通过FPGA实现了该计数器。

本实验旨在通过实际操作和观察，加深对VHDL语言和计数器电路的理解，提高实验者的实际动手能力和问题解决能力。

实验内容：1. VHDL语言设计计数器电路2. 在FPGA上实现计数器电路3. 调试和测试计数器电路实验步骤：1. 设计计数器电路的VHDL代码，包括计数器的输入输出端口、计数器的计数规则和状态转换规则等。

2. 将VHDL代码综合成逻辑门电路，并下载到FPGA开发板上。

3. 运行FPGA开发板，观察计数器电路的工作情况，调试和测试计数器电路。

实验结果：经过实验，我们成功设计了一个简单的4位二进制计数器，能够准确地实现计数功能。

在FPGA开发板上实现该计数器电路后，我们观察到计数器能够按照预期的规则进行计数，并且在每个计数值上能够稳定地输出正确的结果。

在不同的输入条件下，计数器电路都能够正常工作，具有较高的稳定性和可靠性。

结论：通过本次实验，我们深入了解了VHDL语言的基本语法和计数器电路的设计原理，掌握了VHDL语言设计数字电路的方法和技巧。

同时，我们通过实际操作和观察，加深了对计数器电路的理解，提高了实际动手能力和问题解决能力。

本次实验取得了良好的实验效果，为今后的数字电路实验和项目设计奠定了良好的基础。

VHDL交通灯控制器-实验报告

可编程逻辑器件应用项目报告书项目名称：交通灯控制器指导老师：姓名：学号：班级：（以后写报告要包含以下一些内容：）一、设计要求--------------------------------------------------------------------------------二、设计目的--------------------------------------------------------------------------------三、设计方案--------------------------------------------------------------------------------四、设计程序---------------------------------------------------------------------------------五、管脚分配---------------------------------------------------------------------------------六、硬件下载实现现象描述------------------------------------------七、体会、对设计工作的总结与展-------------------------------------------一、设计要求：①在十字路口的两个方向上各设一组红、绿、黄灯，显示顺序为其中一方向（东西方向）是绿灯、黄灯、红灯；另一方向（南北方向）是红灯、绿灯、黄灯。

②设置一组数码管，以倒计时的方式显示允许通行或禁止通行的时间，其中绿灯、黄灯、红灯的持续时间分别是20s、5s和25s。

③当各条路上任意一条上出现特殊情况时，如当消防车、救护车或其他需要优先放行的车辆通过时，各方向上均是红灯亮，倒计时停止，且显示数字在闪烁。

当特殊运行状态结束后，控制器恢复原来状态，继续正常运行。

【实验】VHDL实验报告

【关键字】实验项目一数据选择器一、实验与设计要求1．熟悉MAX+PLUS II的编译环境，掌握该集成环境各个菜单项的使用;2．了解MAX+PLUSII的VHDL程序设计输入方法，初步了解该软件的仿真环境;3．初步运用VHDL编程，体会硬件描述语言的先进性;4．理解VHDL语言的并发执行的特点；5．熟悉VHDL语法6. 按照如下图示，设计一个四路的数据选择器，该电路能将四组不同的数据有选择的输出，每一组数据的宽度为4，输出那一组数据由选择开关决定，如下表：AB QCDS0S1二、实验与设计方法1．加入MAX+PLUSII软件之前，在E盘上新建一个工作目录\lyung。

2．加入MAX+PLUSII文本编辑器，编写VHDL程序,并保存文件至\lyung\mux41.vhd：3. 将工程指向当前文件并编译当前文件。

4. 建立波形仿真文件，设置输入、输出端口及输入端口的信号波形，保存波形仿真文件。

5. 加入仿真器工作环境，查看波形仿真结果。

6. 选择器件, 为电路端口分配FPGA器件引脚。

7. 进行第二次编译（包括逻辑综合和器件工艺映射），生成目标文件（*.sof等）。

8．将目标文件下载至FPGA器件。

9．在实验台上进行实际操作，验证设计的正确性。

三、实验与设计结果通过实验，初步熟悉了MAX+PLUS II的编译环境，并掌握该集成环境各个菜单项的使用。

实验过程中，了解了MAX+PLUSII的VHDL程序设计输入方法，初步运用VHDL编程，成功的按照实验要求设计了程序的VHDL源码（见附件1），熟悉了VHDL语法，理解了VHDL语言的并发执行的特点；并进行了仿真实验（仿真实验截图见图4-1），初步了解该软件的仿真环境，并成功的将文件烧入实验平台，成功通过了测试（实验平台截图见图4-2）。

四、程序源码及实验截图4-0、VHDL源码如下：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY mux41 ISPORT (a,b,c,d: IN STD_LOGIC_VECTOR (3 DOWNTO 0);s1,s0: IN STD_LOGIC;q: OUT STD_LOGIC_VECTOR (3 DOWNTO 0));END mux41;ARCHITECTURE behave OF mux41 ISSIGNAL sel: STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);BEGINsel <= s1 & s0;q<= a WHEN sel="00" ELSEb WHEN sel="01" ELSEc WHEN sel="10" ELSEd WHEN sel="11" ELSE"XXXX";END behave ;图 4-2 实验平台实验项目二三—八译码器一、实验与设计要求1.掌握组合逻辑电路的设计的一般步骤和方法；2.掌握一般电路设计要求及其设计知识；3. 设计一个3-8译码器，此电路有三个输入端（A，B，C），八个输出端D[7··0]；当输入为为不同的值（0~7）时，只有对应的输出端才有输出；如下图所示：Y7二、实验与设计方法1.建立真值表2. 编写VHDL语言程序3. 将工程指向当前文件并编译当前文件。

课程设计论文实验报告基于VHDL的数字钟设计

本科实验报告题目：数字钟课程名称：学院（系）：专业：班级：学生姓名：学号：完成日期：成绩：2011 年12 月12 日题目：数字钟1 设计要求系统功能：1.计时，数码管显示的‘时’、‘分’、‘秒’的十进制数字显示（小时从00～23）计时器2.星期，lcd1602显示星期：MON/TUE/WEN/THU/FRI/SAT/SUN3.校准，具有手动校星期、校时、校分、校秒的功能。

4.秒表，显示1%秒、60秒，60分，能手动开始和停止5.闹钟，能在设定的时间发出闹铃声。

6.整点报时，即从59分55秒起，每隔1秒钟发出一次低音“嘟”的信号，连续2次，最后一次为高音“嘀”的信号，此信号结束即达到整点，发音的同时伴有led闪烁。

7.倒计时，能在设定的时间开始倒计时，至0时0分0秒停止2 设计分析及系统方案设计一．设计分析：依据功能要求，程序分为：1.计时与校准模块①计时：秒钟计数到59后清零并向分钟进一位，分钟计数到59后清零并向时钟进一位，时钟计数到23后清零并向星期进一位，星期按照MON/TUE/WEN/THU/FRI/SAT/SUN循环变化②校准：使用k1/k0两个功能键，k1切换要改变的位，k0校正2.数码管显示模块①显示译码②利用k3切换显示内容，根据不同模式关闭用不到的数码管。

3.lcd显示模块①定义七个常量数组，数组内容分别为MON/TUE/WEN/THU/FRI/SAT/SUN的ASCⅡ码。

②液晶初始化③液晶显示，将相应字母的ASCⅡ码写入ddram的相应地址中，由cnt1值决定地址，cnt1由0到2循环，因此用到lcd开始的前三个位显示字符。

由星期（m）值决定写入内容，m值不同，cnt1扫描显示的就是不同的数组。

4.闹钟与整点报时模块①整点报时：利用分频得到1k和的频率，当分钟位到达‘59’，秒钟位为‘55’、‘57’时，将频率接到输出引脚，秒钟位为‘59’时，将1k频率接到输出引脚。

②闹钟：到达闹钟时间，将1k频率接到输出引脚，时长3秒③Led闪烁：将led输出引脚连接至频率输出引脚即可（设为inout）5.秒表模块①开启显示1%秒、60秒、60分的数码管。

3-8译码器VHDL设计实验实验报告

3-8译码器VHDL设计实验实验报告本实验以3-8译码器的设计为主要内容，通过编码器和译码器的学习，深入了解数字电路中常用的译码器，并掌握VHDL语言的应用技巧。

主要技术路线为：定义输入和输出端口->生成选择结构->设计三个MUX组合成8:1 MUX->仿真波形验证。

本实验虽然简单，但对数码管、数码显示器等电路的实现有很大的帮助作用。

一、实验目的1.了解译码器的作用及其应用2.掌握VHDL语言的的原理二、实验器材1.电脑2.EDA软件三、实验原理及过程1.定义输入和输出端口在VHDL设计中，首先要定义输入和输出端口。

根据输入和输出端口的设计，并将其定义到ENTITY中。

2.生成选择结构基于译码器的设计特点，输入是一个二进制数，输出是一个信号。

故可以采用CASE结构生成选择结构。

同时，由于译码器需要将一个二进制数译到一个信号，还需要一个PROCESS处理，将选择的结果赋值到输出信号上。

3.设计三个MUX组合成8:1 MUX通常情况下，8:1 MUX可以用一个MUX8191，但本实验旨在学习三个MUX组合成一个8:1 MUX的方法。

设计时要考虑如下事项：1）MUX中DP、EN、INV等控制信号的设置，由于多个控制信号互相独立，因此采用分别激活的方式；2）由于MUX的输出是显式定义的信号，不能使用临时变量。

因此，采用以下方法生成MUX输出处理：SIGNAL MUX_out : STD_LOGIC := '0';4.仿真波形验证经过以上步骤的设计，就可以进行仿真波形的验证。

经实验验证，设计正确。

其输出信号可以由输入端口激励生成。

四、实验内容1.阅读数据手册及规范表，画出流程图。

2.代码如下：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY decoder_3X8 ISPORT (--Define Input & Output SIGNALB : IN STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);Y : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));END decoder_3X8;ARCHITECTURE structural OF decoder_3X8 ISCOMPONENT mux4x1 ISPORT (D0 : IN STD_LOGIC;D1 : IN STD_LOGIC;D2 : IN STD_LOGIC;D3 : IN STD_LOGIC;S : IN STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);Y : OUT STD_LOGIC);END COMPONENT;COMPONENT mux2x1 ISPORT (D0 : IN STD_LOGIC;D1 : IN STD_LOGIC;S : IN STD_LOGIC;Y : OUT STD_LOGIC);END COMPONENT;SIGNAL out1, out2, out3, out4, out5, out6, out7, out8 : STD_LOGIC;BEGINM1: mux2x1 PORT MAP (X => B(0), Y => out1, S => B(1));M2: mux4x1 PORT MAP (X0 => B(2), X1 => out1, X2 => ‘0’, X3 => ‘0’, S => B(1 DOWNTO 0), Y => out2);M3: mux4x1 PORT MAP (X0 => B(2), X1 => ‘0’, X2 => out1, X3 => ‘0’, S => B(1 DOWNTO 0), Y => out3);M4: mux4x1 PORT MAP (X0 => B(2), X1 => ‘0’, X2 => ‘0’, X3 => out1, S => B(1 DOWNTO 0), Y => out4);M5: mux2x1 PORT MAP (X => out2, Y => out5, S => B(2));M6: mux2x1 PORT MAP (X => out3, Y => out6, S => B(2));M7: mux2x1 PORT MAP (X => out4, Y => out7, S => B(2));M8: mux4x1 PORT MAP (X0 => out5, X1 => out6, X2 => out7, X3 => ‘0′, S => B(1 DOWNTO 0), Y => out8);Y <= out8;END structural;ARCHITECTURE rtl OF mux4x1 ISBEGINY <= D0 WHEN S = ‘00’ ELSED1 WHEN S = ‘01’ ELSED2 WHEN S = ‘10’ ELSED3 WHEN S = ‘11’ ELSE’0’;END ARCHITECTURE rtl;3.仿真波形验证：进入仿真 --> Add ----> Signals ----> 选择需要记录的信号 ----> Run ----> 波形记录。

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