数字电路综合设计
eda综合的概念
eda综合的概念
EDA综合（Electronic Design Automation synthesis）是电子设计自动化的一个重要环节，主要涉及到数字电路的综合和优化。
综合是将高级描述语言（如Verilog、VHDL等）表示的电路设计转换为具体的逻辑门级网表的过程。
在这个过程中，综合工具会根据设计约束和优化目标，将抽象的设计转化为可实现的硬件电路。
EDA综合的过程包括以下几个阶段：
1. 高级综合：将高级描述语言（如C/C++/SystemC）描述的功能转化为RTL（Register Transfer Level）级的抽象电路。
高级综合工具能够进行并行化、流水线化、资源共享等优化，以提高电路性能和效率。
2. RTL综合：将RTL级的电路描述转化为逻辑门级的电路网表。
RTL综合包括逻辑综合和寄存器传输级综合，其中逻辑综合用于将逻辑门和寄存器的组合逻辑表示为逻辑门级的网表，而寄存器传输级综合则是将寄存器和时钟相关的逻辑转化为时序逻辑网表。
3. 时序综合：根据时序约束对逻辑网表进行时序优化，以满足电路的时序要求，如时钟频率、时序延迟等。
4. 物理综合：将逻辑网表转换为物理布局，并进行布线和管脚分配，以满足电路的物理约束要求，如芯片面积、功耗、信号完整性等。
5. 验证和优化：对综合后的电路进行功能验证和时序验证，并根据验证结果进行必要的优化，以确保电路的正确性和性能。
EDA综合在电子设计中起着重要的作用，可以提高设计效率和准确性，缩短产品开发周期。
通过综合工具的优化，可以实现更高的性能、更低的功耗和更小的面积，同时也能提高电路的可靠性和可维护性。
数字电路综合设计
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流水灯实验原理
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流水灯是一种效果灯光，它通过按固定的规律将 LED点亮或熄灭
上图给出了一种简单的流水灯状态变化示意图， 用逻辑电路控制8个LED灯，始终保持7亮1暗，在 脉冲信号CP的推动下循环流动；
将灯亮用1表示，灯灭用0表示；
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使用八进制计数器产生74LS138地址端所需的8个 地址信号，将计数输出Q0、Q1、Q2分别接入 74LS138的A0、A1、A2，为计数器提供低频连续 脉冲CP，即可在74LS138的8个输出端获得流水灯 的连续状态输出
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2. 硬件描述语言(HDL)
HDL
VHDL Verilog HDL ABEL AHDL SystemVerilog SystemC
英文全名是VHSIC (Very High
Speed Integrated Circuit) Hardware Description Language
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3. 软件开发工具
Altera公司:MAX+PLUSII和QuartusII Xilinx公司：Foundation和ISE Lattice公司：ispEXPERT
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4. 实验开发系统
实验开发系统提供芯片下载电路及EDA实验/开发的 外围资源，以供硬件验证用。一般包括：
① 实验或开发所需的各类基本信号发生模块，包括 时钟、脉冲、高低电平等；
开始菜单\运行中输入命令：cmd，打开dos命令窗；
在命令窗中输入： ipconfig/all，即列出本机物理地址 physiccal address；
用记事本打开本机D:\Altera目录下的License.Dat文件， 将其中的Host ID替换为本机的物理地址即完成破解。 （替换时需注意不能插入空格并去掉符号“-” ）
基于VHDL的数字电路综合设计
基于VHDL的数字电路综合设计一、引言数字电路设计是计算机科学中的一个重要领域，也是电子工程中的核心内容之一。
在数字电路设计中，经常会用到VHDL语言进行功能仿真和硬件实现，本文将介绍基于VHDL的数字电路综合设计。
二、VHDL语言简介VHDL是VHSIC硬件描述语言(Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language)的缩写，是一种描述数字系统的硬件设计语言。
VHDL支持复杂的设计和测试，并具有高度的可重用性和可扩展性，因此被广泛应用于数字电路设计。
VHDL语言包含结构体、函数、过程、运算符等元素，允许用户在设计过程中进行各种模拟和优化，支持从最基本的逻辑门直到复杂的微处理器设计。
同时，VHDL可以在不同的电脑平台上使用，并且可以与其他软件工具进行无缝集成。
三、数字电路综合设计流程数字电路综合设计是指将高级语言的描述转换为符合硬件描述语言规范的电路图。
数字电路综合设计流程如下：1.设计规范：对电路进行功能分析和描述，包括输入、输出、功能、时序等方面。
2.编写VHDL代码：根据设计规范编写VHDL代码，包括模块实例化、输入输出端口定义、内部信号定义、电路描述等。
3.逻辑综合：将VHDL代码进行逻辑综合，将代码转换为门级电路，通常采用的软件工具是DC综合器。
4.布局布线：将逻辑综合得到的门级电路进行布局布线，得到网表电路。
5.时序分析：对网表电路进行时序分析，保证电路能够在设定的时间内完成给定的操作。
6.物理综合：根据时序分析结果对网表电路进行物理综合，将电路布局在芯片上，并定义技术参数。
7.后仿真：对综合后的电路进行后仿真，验证电路设计是否符合原始设计要求。
四、综合设计工具的选择数字电路综合设计需要使用多种工具，主要涉及到硬件描述语言编写工具、逻辑综合工具、布局布线工具、笔画校验工具和后仿真工具等。
常见的综合设计工具有：1.VHDL编译器和仿真器：VHDL编译器和仿真器是支持VHDL语言的电路设计工具，可以实现VHDL语言的编写和电路仿真功能。
数字逻辑综合设计实验报告
数字逻辑综合设计实验报告本次数字逻辑综合设计实验旨在通过集成数字电路设计的各项技能，实现课程中所学的数字逻辑电路的设计和应用。
本文将从实验流程、实验过程和实验结果三个方面进行详细阐述。
一、实验流程1.确定实验内容和目的。
2.设计电路，包括逻辑门、时序电路和其他数字电路。
3.将电路图转化为器件链路图。
4.验证器件是否可以直接连接，确定器件安装方式。
5.安装器件，焊接电路板。
6.进行测试和调试，确认电路是否可以正常工作。
7.完成实验报告并提交。
二、实验过程1.确定实验内容和目的本次实验的内容是建立一个多功能的数字电路，实现数字电路的常见功能，包括计数器、时序控制器等。
本次实验的目的是通过对数字电路设计的综合应用，提高学生对数字电路设计的实践能力。
2.设计电路在确定实验内容和目的之后，我们需要对电路进行设计。
为了实现功能的复杂性，我们设计了一个包含多个逻辑门、计数器和其他数字电路的复杂电路。
3.将电路图转化为器件链路图在完成电路设计后，我们需要将电路图转化为器件链路图。
我们需要根据电路设计中使用的器件类型和数量来确定器件链路图。
在转化过程中，我们需要考虑器件之间的连接方式、信号传输、电源连接等因素。
4.验证器件是否可以直接连接，确定器件安装方式对于电路板的安装和器件之间的连接问题，我们需要进行仔细的测试和验证。
只有当所有器件都可以无误地连接到电路板上并正常工作时，我们才能确定最佳的器件安装方式。
5.安装器件，焊接电路板完成以上所有的测试和验证后，我们可以开始完成电路板的安装。
在安装过程中，我们需要仔细按照器件链路图和设计图来进行布线和连接。
最后，我们需要进行焊接，确保连接性能和电路板的可靠性。
6.进行测试和调试，确认电路是否可以正常工作完成器件安装和焊接后，我们需要进行测试和调试。
我们需要检查每个部分的性能和功能，以确保电路可以正常工作。
如果我们发现任何错误或问题，我们需要进行进一步的调试和修复。
7.完成实验报告并提交。
数字电路设计实例
数字电路综合设计案例8.1 十字路口交通管理器一、要求设计一个十字路口交通管理器，该管理器自动控制十字路口两组红、黄、绿三色交通灯，指挥各种车辆和行人安全通过。
二、技术指标1、交通管理器应能有效操纵路口两组红、黄、绿灯，使两条交叉道路上的车辆交替通行，每次通行时间按需要和实际情况设定。
2、在某条道路上有老人、孩子或者残疾人需要横穿马路时，他们可以举旗示意，执勤人员按动路口设置的开关，交通管理器接受信号，在路口的通行方向发生转换时，响应上述请求信号，让人们横穿马路，这条道上的车辆禁止通行，即管理这条道路的红灯亮。
3、横穿马路的请求结束后，管理器使道口交通恢复交替通行的正常状态。
三、设计原理和过程：本课题采用自上而下的方法进行设计。
1．确定交通管理器逻辑功能⑴、十字路口每条道路各有一组红、黄、绿灯，用以指挥车辆和行人有序地通行。
其中红灯亮表示该条道路禁止通行；黄灯亮表示停车；绿灯亮表示通行。
因此，十字路口车辆运行情况有以下几种可能：①甲道通行，乙道禁止通行；②甲道停车线以外的车辆禁止通行（必须停车），乙道仍然禁止通行，以便让甲道停车线以内的车辆安全通过；③甲道禁止通行，乙道通行；④甲道仍然不通行，乙道停车线以外的车辆必须停车，停车线以内的车辆顺利通行。
⑵、每条道路的通车时间（也可看作禁止通行时间）为30秒~2分钟，可视需要和实际情况调整，而每条道路的停车时间即黄灯亮的时间为5秒~10秒，且也可调整。
⑶、响应老人、孩子或残疾人特殊请求信号时，必须在一次通行—禁止情况完毕后，阻止要求横穿的那条马路上车辆的通行。
换句话说，使另一条道路增加若干通行时间。
设S1和S2分别为请求横穿甲道和乙道的手控开关，那么，响应S1或S2的时间必定在甲道通乙道禁止或甲道禁止乙道通两种情况结束时，且不必过黄灯的转换。
这种规定是为了简化设计。
由上述逻辑功能，画出交通管理器的示意图如图8-1所示，它的简单逻辑流程图如图8-2所示。
数电综合设计题
一、设计一个可控五进制计数器，当控制信号x=0时，电路保持原状态不变；当x=1时，电路工作在计数状态。
原始状态转换图二、设计一个串行数据检测器，当连续发生输入3个或三个以上1时，输出为1，其他状态输入情况下输出为0.01A A/0B/0B A/0C/0C A/0D/1D A/0D/1原始状态图RS触发器JK触发器T触发器D触发器S R J K T D0⟶0 0⟶1 1⟶0 1⟶101xX11xxXX11111X0 0 0 0 00111111111111111A BD C原始状态转换图1/01/01/11/10/00/00/00/0x/y输入次态/输出现态11111111111111111111000111101x x xx x x10001111011x x xx x x110001111011x x xx x x11由卡诺图写出驱动方程设计举例1、设计一个任意位串行同步奇校验器。
当串行输入的二进制数累计为奇数个1时，输出为1，否则输出为0.(1)状态图Q1Q00XQ2Q1Q00XQ2Q1Q00XQ2A B0/01/11/00/1X/Y（2）状态表0 1 0 0/0 1/1 11/10/0X0 0 1 10 1 0 10 1 1 00 x 1 xx 0 x 10 1 1 0(4)逻辑图JQQKSETCLRXCP2、 试用jk 触发器设计一个两位二进制可逆计数器，当输入控制信号x=0时，计数器按加法计数，当输入x=1时，按减法计数。
输出y=1表示有进位或借位。
1、 状态转换图Y输 入次态/输出 现态2、激励表X Y111111111111111111111XX1XXXX1X1x1X1X1X1xX1X1X1X1113、由卡诺图做出各触发器输入端和电路输出端卡诺图。
000111101x x1x x00011110x x1x x1000111101x x11x x10001111000 0111 100/00/00/00/11/01/01/01/1X/YQ1Q000XQ1Q000XQ1Q000XQ1Q000Xx 1 1 x 1 x 1 1 x00 01 11 10 1 1由驱动方程画逻辑图JQQKSETCLRJQQKSETCLR&00&0000>=11=11组合逻辑电路的设计1、 某产品有A 、B 、C 、D 四项质量指标。
数字电路的综合设计方法
数字电路的综合设计方法数字电路是现代电子学的基础，它广泛应用于计算机、通信、自动化等领域。
在数字电路的设计中，综合设计方法是非常重要的一环。
本文将介绍数字电路的综合设计方法，包括设计流程、功能分析、逻辑设计等内容。
数字电路的综合设计流程数字电路的综合设计流程包括：需求分析、功能分析、逻辑设计、综合与仿真、自动布局布线、后仿真与验证等步骤。
详细流程如下：1. 需求分析：根据客户或用户的需求进行需求分析，明确设计目标和指标，确定实现技术和限制条件。
2. 功能分析：将设计目标进行分解，分析系统的总体功能和各模块功能，形成模块之间的框图，确定模块之间的输入与输出关系。
3. 逻辑设计：根据功能分析，将系统拆分为各个逻辑模块，将各个模块的输入和输出定义好，设计时要考虑硬件资源的使用情况，如时钟频率、存储器容量、器件速度等。
4. 综合与仿真：将各个逻辑模块进行综合，生成相应的逻辑网表，然后进行仿真，检验设计的正确性。
5. 自动布局布线：通过信号传输和时序分析，实现自动布局和布线，对于复杂的电路，需要进行时序约束的设置，以保证时序正确性。
6. 后仿真与验证：对设计的电路进行后仿真和验证，对设计的可行性进行评估，对设计过程进行总结，并进行修改和优化。
数字电路的功能分析数字电路的功能分析是将大的系统分解成各个独立的逻辑模块，通过确定各个模块的输入和输出关系，指导逻辑设计的过程。
功能分析的核心是逻辑模块的定义和划分。
逻辑模块是电路构建的基本单元，是指执行某种特定功能的电路块。
在功能分析时，需要将大的系统划分为多个逻辑模块，并定义各个模块的输入和输出，这样才能明确电路中各个模块之间的联系与协作。
在功能分析过程中，需要考虑的关键因素包括：性能指标、输入输出接口、逻辑模块的功能、数据流图等。
通过对这些因素的分析和设计，实现逻辑电路的正确实现和功能的有效性。
数字电路的逻辑设计数字电路的逻辑设计是将电路模块分解成各个逻辑门和触发器等基本单元，通过对基本单元的连接组合，实现所需电路功能的设计。
最新电路综合设计实验_设计实验3_实验报告
最新电路综合设计实验_设计实验3_实验报告实验目的：1. 掌握电路综合设计的基本方法和步骤。
2. 熟悉电路仿真软件的使用，提高电路设计能力。
3. 分析和解决电路设计中遇到的问题，提高问题解决能力。
实验原理：本次实验主要围绕数字电路和模拟电路的设计与仿真。
数字电路部分将设计一个简单的组合逻辑电路，模拟电路部分则设计一个基本的放大电路。
通过电路仿真软件，如Multisim或Proteus，对设计的电路进行仿真测试，验证电路设计的正确性和功能实现。
实验设备与材料：1. 计算机一台，安装有电路仿真软件。
2. 电路设计原理图。
3. 必要的电路元件库。
实验步骤：1. 设计数字电路部分：根据设计要求，绘制组合逻辑电路的原理图，包括但不限于加法器、译码器等。
2. 设计模拟电路部分：绘制基本的放大电路原理图，包括运算放大器、电阻、电容等元件。
3. 将设计好的电路导入仿真软件中，进行电路仿真。
4. 调整电路参数，观察电路的输入输出波形，确保电路按照设计要求正常工作。
5. 记录仿真结果，并对结果进行分析，提出可能的改进措施。
实验结果与分析：1. 数字电路部分：展示设计的组合逻辑电路的仿真波形图，并分析其功能是否符合设计要求。
2. 模拟电路部分：展示放大电路的输入输出波形，分析放大倍数、频率响应等参数是否达到预期目标。
3. 根据实验结果，讨论电路设计中遇到的问题及其解决方案。
实验结论：总结本次电路综合设计实验的主要收获，包括电路设计的方法、仿真软件的使用技巧、问题分析与解决能力的提升等。
同时，指出实验中存在的不足和未来的改进方向。
注意事项：1. 在电路设计过程中，注意元件参数的选择，避免设计错误。
2. 在仿真测试中，应仔细观察波形图，确保电路工作稳定。
3. 实验报告中应详细记录实验过程和结果，便于他人理解和复现实验。
数字电子技术实验-组合逻辑电路设计
学生在使用实验箱时，应注意遵守实验室规定，正确连接电源和信号线， 避免短路和过载等事故发生。
实验工具介绍
实验工具类型
数字电子技术实验中常用的实验工具包括万用表、示波器、信号 发生器和逻辑分析仪等。
实验工具功能
这些工具用于测量电路的各种参数，如电压、电流、波形等，以及 验证电路的功能和性能。
01
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逻辑门
最基本的逻辑元件，如与 门、或门、非门等，用于 实现基本的逻辑运算。
触发器
用于存储一位二进制信息， 具有置位、复位和保持功 能。
寄存器
由多个触发器组成，用于 存储多位二进制信息。
组合逻辑电路的设计方法
列出真值表
根据逻辑功能，列出输入和输 出信号的所有可能取值情况。
写出表达式
根据真值表，列出输出信号的 逻辑表达式。
05 实验结果与分析
实验结果展示
实验结果一
根据给定的逻辑函数表达式，成 功设计了对应的组合逻辑电路， 实现了预期的逻辑功能。
实验结果二
通过仿真软件对所设计的组合逻 辑电路进行了仿真测试，验证了 电路的正确性和稳定性。
实验结果三
在实际硬件平台上搭建了所设计 的组合逻辑电路，经过测试，实 现了预期的逻辑功能，验证了电 路的可实现性。
路图。
确保电路图清晰易懂，标注必要 的说明和标注。
检查电路图的正确性，确保输入 与输出之间的逻辑关系正确无误。
连接电路并测试
根据逻辑电路图，正确连接各 逻辑门和输入输出端口。
检查连接无误后，进行功能测 试，验证电路是否满足设计要 求。
如果测试结果不符合预期，检 查电路连接和设计，并进行必 要的调整和修正。
数字电子技术实验-组合逻辑电路 设计
数字电子电路》综合性设计性实验
加强实验操作训练，提高学生的动 手能力和实验效率。
相关技术发展与展望
集成电路技术
随着集成电路技术的发展，数字电子电路的设计 和实现将更加高效和可靠。
人工智能技术
人工智能技术在数字电子电路中的应用将进一步 拓展，为电路设计带来更多可能性。
5G通信技术
5G通信技术的发展将促进数字电子电路在通信领 域的应用和发展。
实验总结与反思
总结实验成果
对整个实验过程进行总结，概括实验的主要成果和收获。
反思与展望
对实验中存在的问题和不足进行反思，并提出改进措施和展望，为后续实验提供借鉴和指导。
06
实验扩展与提高
实验优化建议
增加实验难度
通过增加实验的复杂性和难度， 提高学生的实验技能和解决问题
的能力。
引入新技术
将最新的数字电子技术引入实验中， 使学生能够掌握最新的知识和技术。
确定设计方案后，绘制电路原 理图和PCB版图。
根据电路图，搭建实验电路并 完成硬件调试。
进行软件编程和调试，实现所 需功能。
进行系统测试和性能评估，完 成实验报告。
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实验操作与调试
实验操作流程
电路设计
根据实验要求，设计合适的电 路图，确保电路功能符合要求。
程序编写
根据电路功能，编写合适的程 序，实现电路的控制和数据处 理。
数据处理与分析
对实验数据进行处理和分析，包 括计算误差、对比理论值与实际 值等，以评估实验结果的准确性 和可靠性。
实验结果对比与讨论
对比不同方案结果
将采用不同方案得到的实验结果进行 对比，分析各种方案的优缺点，为后 续实验提供参考。
结果讨论
对实验结果进行深入讨论，探讨可能 影响实验结果的因素，以及如何改进 实验方法和技巧。
数字电路设计中的逻辑综合与优化方法
数字电路设计中的逻辑综合与优化方法在数字电路设计中，逻辑综合与优化是非常重要的一个步骤，它能够帮助设计者将设计的逻辑功能转化为实际的电路结构，并优化设计以达到更好的性能和效率。
在数字电路设计中，逻辑综合与优化方法有许多种，下面将介绍其中一些常用的方法。
首先，逻辑综合是将设计电路的逻辑功能转化为逻辑门的过程。
在逻辑综合中，设计电路会通过综合工具自动将设计描述转化为与实际器件相对应的逻辑元件，如与门、或门等。
逻辑综合能够帮助设计者更好地理解设计电路的功能，并为后续的优化提供基础。
在逻辑综合的过程中，设计者可以通过改变逻辑元件的布局和连接方式来优化设计，使其具有更好的性能和效率。
其次，优化方法是为了使设计电路达到最佳性能和效率而进行的一系列操作。
在数字电路设计中，经常会使用逻辑综合工具来进行逻辑优化。
逻辑优化的目标是减少电路的延迟、面积和功耗，以及提高电路的速度和稳定性。
在优化的过程中，设计者需要对设计电路进行分析，找出其中的潜在问题并进行优化。
常用的优化方法包括逻辑重构、管脚分配、时序优化等。
此外，还有一些特定的逻辑综合与优化方法，如技术映射、布线与时序分析等。
技术映射是根据目标器件的特性和约束条件选择逻辑元件的过程，通过技术映射能够使设计电路更好地适应目标器件的特性。
布线是根据电路的结构和约束条件进行连线布局的过程，布线的合理性直接影响电路的性能和稳定性。
时序分析是用来分析和优化电路的时序性能，通过时序分析可以发现和解决电路中的时序问题。
总的来说，逻辑综合与优化是数字电路设计中非常重要的一个环节，它能够帮助设计者将设计的逻辑功能转化为实际的电路结构，并优化设计以达到更好的性能和效率。
在数字电路设计中，逻辑综合与优化方法有许多种，设计者可以根据实际情况选择合适的方法来进行设计优化。
通过逻辑综合与优化，设计者可以设计出更加高效和性能优秀的数字电路。
数字电路后端设计逻辑综合
set target_library my_tech.db 链接库（link_library）： 是将设计连接到对应的库上，一般包含目标库、宏单元、IP核等。例如：
set_wire_load_mode enclosed
set_driving_cell和set_drive用于设置模块输入端口的驱动能力。set_drive命令用于指定输入端口的 驱动强度，它主要用于模块或芯片端口外驱动电阻。set_driving_cell用于对输入端口的驱动电阻进行 建模，这一命令将驱动单元的名称作为其参数并将驱动单元的所有设计规则约束应用于模块的输入端口 。
综合过程中时序与面积的关系 从下图中可以看出面积与延迟的折衷关系，综合工具以约束为指导，在满足时序的情况下获得最小面积。
如果不施加约束，综合工具会产生非优化的网表，而这是不能满足要求的网表。所以约束对于综合来说是 必不可少的。
综合的基本流程 1.准备RTL代码：RTL代码经过前端仿真后才能用于综合。 2.定义库：设定好所需要用到的综合库等多种库。 3.读入设计：综合工具读入RTL代码并进行分析。 4.定义设计环境：设定设计的工作环境、端口的驱动和负载，线负载模型等。 5.设置设计约束：这是综合的一个极其重要的环节，设定好正确的约束才能得到正确的综合结果。约束 要适当，不能过紧或过松。主要是定义时钟和I/O的约束。 6.设置综合策略：有top-down和bottom-up两种策略，各有所长，对于不同的设计要具体分析。 7.优化设计：综合工具可以根据约束对电路进行优化，也可以人为地加入命令，改变优化方法。 8.分析和解决设计的问题：在设计综合（compile）后，根据报告来分析设计中出现的问题，进而修订 所出现的问题。 9.保存设计数据：综合完成后，保存各种数据，以供后续的布局布线使用（需先通过验证）。
实验二 组合逻辑电路实验报告
天水师范学院TIANSHUI NORMAL UNIVERSITY《数字电路综合设计》实验报告名称：数字电路综合设计学院：电子信息与电气工程学院专业：电气工程及其自动化班级：17电气一班姓名：学号：天水师范学院电子信息与电气工程学院班级 17级电气（1）班姓名学号 201710901 实验名称：组合逻辑电路实验分析与设计实验目的：1、掌握组合逻辑电路的分析方法与测试方法。
2、能用指定芯片完成组合逻辑电路的设计。
3、用实验验证所设计的逻辑电路的逻辑功能。
4、熟悉各种集成门电路及正确使用集成门电路。
实验仪器、材料及软件：74LS00芯片、实验箱天水师范学院电子信息与电气工程学院实验报告班级 17级电气（1）班姓名学号 201710901 实验原理：1、组合电路是最常见的逻辑电路，可以用一些常用的门电路来组合成具有其它功能的门电路。
2、合电路的分析是根据所给的逻辑电路，写出其输入与输出之间的数表达式或真值表，从而确定该电路的逻辑功能。
3、组合电路设计过程是在理想情况下进行的，即假设一切器件均没有延迉效应，但实际上并非如此，信号通过任何导线或器件都需要一断响应时间，由于制造工艺上的原因，各器件延迟时间的离散性很大，这就有可能在一个组合电路中，在输入信号发生变化时，有可能产生错误的输出。
这种输出出现瞬时错误的现象称为组合电路的冒险现象（简称险象）。
天水师范学院电子信息与电气工程学院实验报告班级 17级电气（1）班姓名学号 201710901 实验内容及步骤：1、分析、测试用与非门74LS00组成的半加器的逻辑功能图3-1由与非门组成的半加器电路(1) 写出图3-1的逻辑表达式(2) 根据表达式列出真值表(3) 根据图3-1，A、B两输入接至逻辑开关的输出插口。
S、C分别接至逻辑电平显示输入插口。
按下表的要求进行逻辑状态的测试，并将结果填入表中，同时与上面真值表进行比较，两者是否一致。
2、分析、测试用异或门74LS86和与非门74LS00组成的半加器逻辑电路。
电路综合设计实验-设计实验2-实验报告
设计实验2:多功能函数信号发生器一、摘要任意波形发生器是不断发展的数字信号处理技术和大规模集成电路工艺孕育出来的一种新型测量仪器，能够满足人们对各种复杂信号或特殊信号的需求，代表了信号源的发展方向。
可编程门阵列（FPGA）具有髙集成度、髙速度、可重构等特性。
使用FPGA来开发数字电路, 可以大大缩短设计时间，减小印制电路板的面积，提高系统的可靠性和灵活性。
此次实验我们采用DEO-CV开发板，实现函数信号发生器，根据按键选择生产正弦波信号、方波信号、三角信号。
频率范围为10KHz~300KHz,频率稳定度W10-4,频率最小不进10kHz。
提供DAC0832, LM358o二、正文1.方案论证基于实验要求，我们选择了老师提供的数模转换芯片DAC0832,运算放大器LM358以及DEO-CV开发板来实现函数信号发生器。
DAC0832是基于先进CMOS/Si-Cr技术的八位乘法数模转换器，它被设计用来与8080, 8048,8085, Z80和其他的主流的微处理器进行直接交互。
一个沉积硅辂R-2R电阻梯形网络将参考电流进行分流同时为这个电路提供一个非常完美的温度期望的跟踪特性（0. 05%的全温度范围过温最大线性误差）。
该电路使用互补金属氧化物半导体电流开关和控制逻辑来实现低功率消耗和较低的输出泄露电流误差。
在一些特殊的电路系统中，一般会使用晶体管晶体管逻辑电路(TTL) 提高逻辑输入电压电平的兼容性。
另外，双缓冲区的存在允许这些DAC 数模转换器在保持一下个数字 词的同时输出一个与当时的数字词对应的电压。
DAC0830系列数模转 换器是八位可兼容微处理器为核心的DAC 数模转换器大家族的一员。
LM358是双运算放大器。
内部包括有两个独立的、高增益、内部频 率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也 适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压 无关。
它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用 单电源供电的使用运算放大器的场合。
数字电路课程设计（5篇）
数字电路课程设计（5篇）第一篇：数字电路课程设计数字电路课程设计要求：1.结合所学知识设计一简单实用电路（建议选多功能数字钟），并在实验室里完成实物电路的连接调试。
2.每人独立完成一篇课程论文，论文至少2000字，可手写，也可打印（打印稿的格式另附）。
3.要求写出设计背景，理论基础，设计思路，设计过程，调试过程，仿真过程（可选），最终电路等。
4.总结所设计电路的优点，缺点，改进方向。
5.严禁抄袭，所有雷同论文均以0分计。
6.选多功能数字钟的同学在数字电路实验室完成实验。
选其它题目的同学所需软硬件资源请自行解决。
第二篇：数字电路课程设计一、设计报告书的要求： 1.封面2.课程设计任务书（题目，设计要求，技术指标等）3.前言（发展现状、课程设计的意义、设计课题的作用等方面）。
3.目录4.课题设计（⑴ 写出你考虑该问题的基本设计思路，画出一个实现电路功能的大致框图。
⑵ 画出框图中的各部分电路，对各部分电路的工作原理应作出说明。
⑶ 画出整个设计电路的原理电路图，并简要地说明电路的工作原理。
⑷ 用protel画原理电路图。
(5)用Multisim或者Proteus画仿真图。
5.总图。
6.课题小结（设计的心得和调试的结果）。
7.参考文献。
二、评分依据：①设计思路，②单元电路正确与否，③整体电路是否完整，④电路原理说明是否基本正确，⑤报告是否清晰，⑥答辩过程中回答问题是否基本正确。
三、题目选择：（三人一组，自由组合）（设计要求，技术指标自己选择）1、基于DC4011水箱水位自动控制器的设计与实现水箱水位自动控制器，电路采用CD4011四与非门作为处理芯片。
要求能够实现如下功能：水箱中的水位低于预定的水位时，自动启动水泵抽水；而当水箱中的水位达到预定的高水位时，使水泵停止抽水，始终保持水箱中有一定的水，既不会干，也不会溢，非常的实用而且方便。
2、基于CD4011声控、光控延时开关的设计与实现要求电路以CD4011作为中心元件，结合外围电路，实现以下功能：在白天或光线较亮时,节电开关呈关闭状态,灯不亮；夜间或光线较暗时，节电开关呈预备工作状态，当有人经过该开关附近时，脚步声、说话声、拍手声等都能开启节电开关。
数电综合实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 巩固和加深对数字电路基本原理和电路分析方法的理解。
2. 掌握数字电路仿真工具的使用，提高设计能力和问题解决能力。
3. 通过综合实验，培养团队合作精神和实践操作能力。
二、实验内容本次实验主要分为以下几个部分：1. 组合逻辑电路设计：设计一个4位二进制加法器，并使用仿真软件进行验证。
2. 时序逻辑电路设计：设计一个4位计数器，并使用仿真软件进行验证。
3. 数字电路综合应用：设计一个数字时钟，包括秒、分、时显示，并使用仿真软件进行验证。
三、实验步骤1. 组合逻辑电路设计：（1）根据题目要求，设计一个4位二进制加法器。
（2）使用Verilog HDL语言编写代码，实现4位二进制加法器。
（3）使用ModelSim软件对加法器进行仿真，验证其功能。
2. 时序逻辑电路设计：（1）根据题目要求，设计一个4位计数器。
（2）使用Verilog HDL语言编写代码，实现4位计数器。
（3）使用ModelSim软件对计数器进行仿真，验证其功能。
3. 数字电路综合应用：（1）根据题目要求，设计一个数字时钟，包括秒、分、时显示。
（2）使用Verilog HDL语言编写代码，实现数字时钟功能。
（3）使用ModelSim软件对数字时钟进行仿真，验证其功能。
四、实验结果与分析1. 组合逻辑电路设计：通过仿真验证，所设计的4位二进制加法器能够正确实现4位二进制加法运算。
2. 时序逻辑电路设计：通过仿真验证，所设计的4位计数器能够正确实现4位计数功能。
3. 数字电路综合应用：通过仿真验证，所设计的数字时钟能够正确实现秒、分、时显示功能。
五、实验心得1. 通过本次实验，加深了对数字电路基本原理和电路分析方法的理解。
2. 掌握了数字电路仿真工具的使用，提高了设计能力和问题解决能力。
3. 培养了团队合作精神和实践操作能力。
六、实验改进建议1. 在设计组合逻辑电路时，可以考虑使用更优的电路结构，以降低功耗。
2. 在设计时序逻辑电路时，可以尝试使用不同的时序电路结构，以实现更复杂的逻辑功能。
数字电路设计流程
数字电路设计流程数字电路设计是计算机科学和工程中重要的一部分，它涉及到将数字信号转换为逻辑门电路的过程。
数字电路设计流程包括需求分析、逻辑设计、逻辑验证、综合、布局与布线以及验证等环节。
本文将详细介绍数字电路设计的六个主要步骤。
一、需求分析在数字电路设计之前，我们首先需要明确电路的需求。
这包括确定电路的功能、输入和输出的规格以及性能要求。
需求分析的主要目的是明确设计的目标，为后续的步骤提供指导。
二、逻辑设计逻辑设计是数字电路设计的核心环节。
在逻辑设计中，我们使用逻辑门（与门、或门、非门等）和触发器等元件来实现电路的逻辑功能。
逻辑设计需要使用到数学和布尔代数的知识，通过对逻辑关系的分析和处理，得到电路的逻辑图。
三、逻辑验证逻辑验证是为了确认逻辑设计是否符合需求，在逻辑电路实现之前进行的重要步骤。
它通过对设计的逻辑电路进行仿真和测试，验证电路的功能和正确性。
常用的验证方法有时序仿真和功能仿真。
四、综合综合是将逻辑电路的高级描述语言（如Verilog、VHDL）转换为逻辑门的过程。
综合的目标是将给定的逻辑描述转化为等价的逻辑电路，并保持功能不变。
在综合过程中，需要针对目标芯片的特性和性能进行优化和约束。
五、布局与布线布局是将逻辑电路中的各个元件（逻辑门、触发器等）摆放在芯片上的过程，而布线是将逻辑电路中的各个元件之间的连线进行布置的过程。
布局与布线需要考虑电路的时序、信号传输的延迟和功耗等因素。
在这一步骤中，需要进行详细的芯片设计和布线规划。
六、验证验证是最后一个步骤，主要是为了确认设计的电路在实际工作环境中的功能是否正常。
验证可以通过仿真、测试和硬件实现等方式进行。
验证的结果将决定设计是否满足要求，是否需要进行进一步的调整和优化。
总结以上是数字电路设计流程的六个主要步骤。
从需求分析到最终的验证，每个步骤都至关重要，任何环节的疏漏都可能导致最终设计的失败。
因此，数字电路设计过程中需要细致入微的专业知识和技术，以确保设计出高性能、可靠的数字电路。
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英文全名是VHSIC (Very High
Speed Integrated Circuit) Hardware Description Language
.
3. 软件开发工具
Altera公司:MAX+PLUSII和QuartusII Xilinx公司：Foundation和ISE Lattice公司：ispEXPERT
.
1.2 EDA技术的主要内容
1. 大规模可编程逻辑器件 FPGA: Field Programmable Gate Array CPLD: Complex Programmable Logic Device
SOC: System On Chip
.
2. 硬件描述语言(HDL)
HDL
VHDL Verilog HDL ABEL AHDL SystemVerilog SystemC
.
设置完毕后单击“Next”
基于已有项目创建工程 （一般 不使用）
26
2、为创建的工程添加设计文件
添加用户的设计文件
- 选中待添加的文件后点击 “Add”，若暂无文件， 直接点击“Next”
设置完毕后单击“Next”
.
27
3、器件选择
选择FPGA器件所 属系列
选择FPGA器件型号
设置完毕后单击“Next”
.
调用LPM宏功能模块方法介绍(以计数器为例)
在原理图编辑模式下，双击鼠标左键，在弹出的库文件中打开megafunctions文 件夹，选择需要的LPM宏模块，设置参数后即可放置在原理图中。
.
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.
.
3、VHDL程序设计文件创建方法
VHDL文件
.
保存文件名与实 体名一致
52
2020/5/7
调用元件库中LPM计数器，用VHDL实现3-8 译码器完成的8位流水灯：
.
四、全程编译
完成输入设计后，进行全程编译，步骤如下：
选择菜单Processing>Start Compilation， 或者单击 按钮，即启 动了完全编译
54
关于全程编译
启动全程编译：
选择Processing/Start Compilation,自动完成分析、 排错、综合、适配、汇编及时序分析的全过程。
.
利用EDA技术进行电子系统的设计，具有以下几个特点：
① 用软件的方式设计硬件； ② 用软件方式设计的系统到硬件系统的转换是由有关
的开发软件自动完成的； ③ 设计过程中可用有关软件进行各种仿真； ④ 系统可现场编程，在线升级； ⑤ 整个系统可集成在一个芯片上，体积小、功耗低、
可靠性高。 因此，EDA技术是现代电子设计的发展趋势。
32
2、原理图设计文件创建方法
(1) 上图中，选择Block Diagram/Schematic File，点击 ok后即得如下界面：
绘图辅助工具 原理图编辑区
.
33
(2) 打开元件库，调用内置元件及端口
在绘图区双击鼠标左键，即弹出添加元件的窗口
这里可查看 库中所有的 元件或端口
在此输入已 知的元件名， 可以快速地 调出元件或 信号端口并 预览
.
4. 实验开发系统
实验开发系统提供芯片下载电路及EDA实验/开发的 外围资源，以供硬件验证用。一般包括：
① 实验或开发所需的各类基本信号发生模块，包括 时钟、脉冲、高低电平等；
② FPGA/CPLD输出信息显示模块，包括数码显示、 发光管显示、声响指示等；
③FPGA/CPLD目标芯片和编程下载电路。
.
5. 设计过程中的有关仿真
行为仿真：将VHDL设计源程序直接送到VHDL仿真器中 所进行的仿真。该仿真只是根据VHDL的语义进行的， 与具体电路没有关系。 功能仿真：将综合后的VHDL网表文件再送到VHDL仿真 器中所进行的仿真。 时序仿真：将布线器/适配器所产生的VHDL网表文件送 到VHDL仿真器中所进行的仿真。
编译过程中，错误信息通过下方的信息栏指示（红 色字体）。
双击错误信息，可以定位到错误所在处，改正后再 次进行编译直至排除所有错误；
编译成功后，会弹出编译报告，显示相关编译信息。
.
20
若注册请求界 面还未消失
请按左图选择 在下图中重设
文件指向路径
.
2、Quartus II 13.1主界面操作环境
1、Project Navigator（工程管理器）
4、工作区域
2、Status window（状态窗口）
3、Message window（信息窗口栏
.
6. 硬件测试
所谓硬件测试，就是FPGA或CPLD直接用于应 用系统的设计中，将下载文件下载到FPGA后，对 系统的设计进行的功能检测的过程。
硬件测试的目的，是为了在真实的环境中检 验VHDL设计的运行情况。
.
2、 QuartusII的使用方法（以8 位流水灯的设计，仿真与实现为例）
.
流水灯实验原理
理设计文件，必须为此工程创建一个放置与此 工程相关的所有设计文件的文件夹； 此文件夹名不宜用中文，也最好不要用数字， 应放到磁盘上容易找到的地方，不要放在软件 的安装目录中； 建立完工程文件夹后再进行后续操作……
.
25
1、工程创建向导
文件菜单
选择文件的存放路径 工程文件名，建立在用户 自己的目录下，不要使用 软件的安装目录或系统目 录 顶层实体名，一般和工程 名相同
实验开发板所使用的器件为ALtera公司Cyclone IV E系列 （Family）的EP4CE15E22C8（. Avaliable devices）
28
4、EDA 工具设置
选择第三方EDA仿真 工具（ModelSimAltera）
设置完毕后单击“Next”
.
29
5、完成!
工程创建完毕，在工程管理器界 面出现所选用的器件系列、器件 名及工程文件名；
………………………………
流水灯是一种效果灯光，它通过按固定的规律将 LED点亮或熄灭
上图给出了一种简单的流水灯状态变化示意图， 用逻辑电路控制8个LED灯，始终保持7亮1暗， 在脉冲信号CP的推动下循环流动；
将灯亮用1表示，灯灭用0表示； . 18
使用八进制计数器产生74LS138地址端所需的8个 地址信号，将计数输出Q0、Q1、Q2分别接入 74LS138的A0、A1、A2，为计数器提供低频连续 脉冲CP，即可在74LS138的8个输出端获得流水灯 的连续状态输出
开始菜单\运行中输入命令：cmd，打开dos命令窗； 在命令窗中输入： ipconfig/all，即列出本机物理地址
physiccal address； 用记事本打开本机D:\Altera目录下的License.Dat文件，
将其中的Host ID替换为本机的物理地址即完成破解。 （替换时需注意不能插入空格并去掉符号“-” ） 保存文件并关闭，重启Quartus，注册许可界面已消失。
.
设置置顶，并编译当前的VHDL文件
启动全程编译
在图示位置菜单中选择“Set as Top-Level Entity”
若出现报错，根据提 示，排查错误
创建用户自己的元件符号
在图示位置菜单中选择 “Creat Symbol File for
Current File”
将自己的设计描述生成元件 符号，供原理图方式调用 （自己设计的元件在元件库 的project文件夹内）
.
3. 目标器件的布线/适配
所谓逻辑适配，就是将由综合器产生的 网表文件针对某一具体的目标器进行逻辑映射 操作，其中包括底层器件配置、逻辑分割、逻 辑优化、布线与操作等，配置于指定的目标器 件中，产生最终的下载文件。
.
4. 目标器件的编程/下载
如果编译、综合、布线/适配和行为仿真、 功能仿真、时序仿真等过程都没有发现问题， 即满足原设计的要求，则可以将由布线/适配 器产生的配置/下载文件通过编程器或下载电 缆载入目标芯片FPGA或CPLD中。
测试电路 硬件测试
编程器/下载电缆
.
编程、下载
功能仿真 门级
时序仿真 仿真器
1、 设计输入
➢图形输入
原理图输入 状态图输入 波形图输入
➢硬件描述语言文本输入
.
2. 逻辑综合 所谓逻辑综合，就是将电路的高级语
言描述(如HDL、原理图或状态图形的描述) 转换成低级的，可与FPGA/CPLD或构成ASIC 的门阵列基本结构相映射的网表文件。
单击“Finish”，完成工程创建
.
30
综上所述，创建工程时的几个步骤如下：
（1）指定工程所在的工作库文件夹、工程名及设 计实体名；
（2）将设计文件加入工程中，若无设计文件直接 跳过；
（3）选择目标芯片（开发板上的芯片类型）；
（4）选择仿真工具类型；
（5）完成创建。
工程建立后，若需要新增设计文件，可以通
第四次：课程设计课题的检查及提问答辩。课程完成后提 交课程设计总报告。
最后成绩评定：考勤+平时实验情况+课程设计报告+最后
检查及答辩。
.
1、EDA介绍
1.1 电子设计自动化技术及其发展
EDA：Electronic Design Automation
EDA 技术是在电子CAD技术基础上发展起 来的计算机软件系统，是指以计算机为工作平台， 融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及 智能化技术的最新成果，进行电子产品的自动设 计。主要能辅助进行三方面的设计工作：IC设计， 电子电路设计以及PCB设计。
Q0 A0
CP
8进制 Q1 A1 3-8线
计数器 Q2 A2 译码器