eda实验

实验一3/8 译码器和半加器的实现

一．实验目的

1．学习QuartusⅡ的基本操作；

2．熟悉教学实验箱的使用

3．设计一个3/8 译码器和一个半加器；

4．初步掌握VHDL语言和原理图的设计输入，编译，仿真和调试过程；

二．实验说明

1.本次实验要求应用VHDL语言实现一个3/8 译码器。3/8 译码器的逻辑功能如下：

本实验要求使用VHDL语言描述3/8译码器，并在实验平台上面实现这个译码器。描述的时候要注意VHDL语言的结构和语法，并熟悉QuartusⅡ的文本编辑器的使用方法。尝试使用不同的VHDL语言描述语句实现3/8译码器，并查看其RTL结构区别，理解不同描述方法对综合结果的影响。将程序下载到实验箱上，分别用按键和LED作为输入和输出对结果进行验证，进一步熟悉所用EDA实验箱系统。

2. 采用原理图的方式实现一个半加器。

本实验的具体电路自己通过真值表或布尔方程式得出，建立工程和和块原理图文件，并进行编译和仿真，验证设计的正确性。

本实验的内容比较简单，主要是通过这次实验熟悉实验环境，为以后更好的做实验做准备。

所用器件

EDA实验箱、EP1K10TC100-3器件。

三．实验步骤

按照教学课件《QUARTUS II 使用方法》，学习QuartusⅡ软件的使用方法：1．在WINDOWS 界面双击QuartusⅡ图标进入QuartusⅡ环境；

2．单击File 菜单下的New Project Wizard: Introduction 按照向导里面的介绍新建一个工程并把它保存到自己的路径下面。（注意路径当中不要有中文和空格）3．单击File 菜单下的New，选择VHDL File（原理图方式时选择Block

Diagram/Schematic File），后单击OK，就能创建一个后缀名为.vhd （*.bdf）的文本（原理图）文件。此vhd文件名必须与设计实体名相同。另外，如果已经有设计文件存在，可以按File 菜单里面的Open 来选择你的文件。

4. 输入完成后检查并保存，编译。

5. 改错并重新编译；

6. 建立仿真波形文件并进行仿真。单击File 菜单下的New，选择Vector Waveform File，单击OK，创建一个后缀名为*.vwf的仿真波形文件，按照课件上的方法编辑输入波形，保存，进行仿真，验证仿真结果是否正确；

7. 选择器件及分配引脚，重新编译；

8. 根据引脚分配在试验箱上进行连线，使用LED进行显示；

9. 程序下载，观察实验结果并记录；

四．实验要求

1．用VHDL语言编写3/8译码器（if语句，case语句，布尔方程，以及并行语句中的when……else语句，with……select……when）；

2．编写3/8译码器模块的源程序，完成半加器的原理图；

3．在QuartusII 平台上仿真；

4．在实验板上面实现这个3/8译码器。

五．总结报告要求

1．实验的思路、方法和步骤；

2. 写出VHDL源程序和完成半加器的原理图，代码必须有注释！

3．写出仿真过程，保存波形并作解释；

4．描述在实验板上面观察到的现象。

5．心得体会――本次实验中你的感受；你从实验中获得了哪些收益；本次实验你的成功之处；本次实验中还有待改进的地方；下次实验应该从哪些地方进行改

进；怎样提高自己的实验效率和实验水平等等。

六．思考

与传统的数字电路设计相比，基于PLD 的现代数字系统设计的优越性在哪些地方。

实验二BCD七段显示译码器实验

预习内容

1、写出七段译码器的工作原理；

2、用VHDL语言进行硬件描述的过程；

3、写出实验步骤；

4、画出实验原理图（或逻辑构造图），写出实验源程序；

一．实验目的

1．了解和熟悉组合逻辑电路的设计方法和特点；

2. 掌握LED显示器的工作原理；

3．设计一个BCD七段显示的译码器，并在实验箱上面实现你的译码器。

二．实验说明

LED数码显示器是数字系统实验里面经常使用的一种显示器件，因为它经常显示的是十进制或十六进制的数，所以我们就要对实验里面所用到的二进制数进行译码，将它们转换成十进制的或是十六进制的数。LED数码显示器分为共阴和共阳两种，本实验使用的是共阴的连接，高电平有效。输入信号为D0，D1，D2，D3，相应的输出8段为a、b、c、d、e、f、g、Dp。它们的关系表格如下：

下图为译码器逻辑图，请按图进行连线。

其中A，B，C，D 接拨号开关，a，b，c，d，e，f，g，dp和使能端AN（高电平工作）接数码显示接口，管脚映射均为I/O口，映射后，通过拨号开关改变输入二进

制码，则输出数码管上显示相应的数值。

在实验中要注意显示器上面每一段LED 要和程序里面的对应。

三．实验要求

1、用VHDL语言进行描写；代码必须有注释！

2、进行波形仿真测试；

3、严格按照实验流程进行；

4、管脚映射按芯片要求进行，在数码管上显示译码后的数字；

5、查看资料，描述七段译码器的工作原理；

四．实验报告要求

1．实验的思路、方法和步骤；

2. 写出你的BCD七段译码器的源程序；

3．打印你的实验结果。

五．问题与思考：

只要求译出数字0～9 和“-”，怎样修改程序？

实验三分频器的设计实现

预习内容

1.分频的原理

2.分频的实现方法

一．实验目的

1．了解和熟悉时序逻辑电路的实现方法和特点；

2．熟悉分频器的功用。

二．实验说明

本实验主要是设计几个分频数值不同的分频器，并在实验板上面观察分频的结果显示。虽然实验箱频率为多种，而实际使用的时候一个系统最好使用一个时钟，而系统中使用的其他各种频率需要在系统内部用分频器来产生，所以分频器是以后进行各种实验的关键。

三．实验要求

1．设计一个2 分频器，观察实验结果；

2．设计一个210分频器，观察实验结果；

3．设计一个211分频器，观察实验结果，并与上面一步的实验结果比较；

4．想一想，你有几种方法实现前面的分频器，比较你想到的方法。

提示：可以考虑用out_clk=count[10] 实现211分频

四．实验报告要求

1．实现思路、方法和步骤；

2. 写出三个分频器的源程序，代码必须有注释！

3．打印你的实验结果，并进行分析。

阅读内容：

偶数倍分频：

偶数倍分频应该是大家都比较熟悉的分频，通过计数器计数是完全可以实现的。如进行N倍偶数分频，那么可以通过由待分频的时钟触发计数器计数，当计数器从0计数到N/2-1时，输出时钟进行翻转，并给计数器一个复位信号，使得下一个时钟从零开始计数。以此循环下去。这种方法可以实现任意的偶数分频。

奇数倍分频：

奇数倍分频有两种实现方法：首先，完全可以通过计数器来实现，如进行三分频，通过待分频时钟上升沿触发计数器进行模三计数，当计数器计数到邻近值进行两次翻转，比如可以在计数器计数到1时，输出时钟进行翻转，计数到2时再次进行翻转。即是在计数值在邻近的1和2进行了两次翻转。这样实现的三分频占空比为1/3或者2/3。如果要实现占空比为50%的三分频时钟，可以通过待分频时钟下降沿触发计数，和上升沿同样的方法计数进行三分频，然后下降沿产生的三分频时钟和上升沿产生的时钟进行相或运算，即可得到占空比为50%的三分频时钟。这种方