实验指导2013秋

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实验一简单的QUARTUSII实例设计

一、实验目的

1、通过一个简单的3—8译码器的设计,掌握组合逻辑电路的设计方法。

2、初步了解QUARTUSII原理图输入设计的全过程。

3、掌握组合逻辑电路的静态测试方法。

二、实验原理

3-8译码器三输入,八输出。当输入信号按二进制方式的表示值为N时,输出端标号为N的输出端输出高电平表示有信号产生,而其它则为低电平表示无信号产生。因为三个输入端能产生的组合状态有八种,所以输出端在每种组合中仅有一位为高电平的情况下,能表示所有的输入组合。其真值表如表1-1所示

输入输出

A B C D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1

0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0

0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0

0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0

1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0

1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0

1 1 0 1 0 0 0 0 0 0

1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0

表1-1 三-八译码器真值表

译码器不需要像编码器那样用一个输出端指示输出是否有效。但可以在输入中加入一个输出使能端,用来指示是否将当前的输入进行有效的译码,当使能端指示输入信号无效或不用对当前信号进行译码时,输出端全为高电平,表示

无任何信号。本例设计中没有考虑使能输入端,自己设计时可以考虑加入使能输入端时,程序如何设计。

三、实验内容

在本实验中,用三个拨动开关来表示三八译码器的三个输入(A、B、C);

用八个LED来表示三八译码器的八个输出(D0-D7)。通过输入不同的值来观察输入的结果与三八译码器的真值表(表1-1)是否一致。实验箱中的拨动开关与FPGA的接口电路如下图1-1所示,当开关闭合(拨动开关的档位在下方)时其输出为低电平,反之输出高电平。其电路与FPGA的管脚连接如表1-2所示

图1-1 拨动开关与FPGA接口电路

表1-2 拨动开关与FPGA管脚连接表

LED灯与FPGA的接口电路如图1-2所示,当FPGA与其对应的端口为高电平时LED就会发光,反之LED灯灭。其与FPGA对应的管脚连接如表1-3所示。

图1-2 LED灯与FPGA接口电路

表1-3 LED灯与FPGA管脚连接表

四、实验步骤

下面将通过这个实验,向读者介绍QUARTUSII的项目文件的生成、编译、管脚分配以及时序仿真等的操作过程。

1、建立工程文件

1)选择开始>程序>Altera>QuartusII8.1> QuartusII8.1(32BIT),运行

QUARTUSII软件。或者双击桌面上的QUARTUSII的图标运行QUARTUSII软件,出现如图1-3所示,如果是第一次打开QUARTUSII软件可能会有其它的提示信息,使用者可以根据自己的实际情况进行设定后进入图1-3所示界面。

图1-3 QUARTUSII软件运行界面

2)选择软件中的菜单File>New Project Wizard,新建一个工程。如图1-4

所示。

3)点击图1-4中的NEXT进入工作目录,工程名的设定对话框如图1-5所示。第一个输入框为工程目录输入框,用户可以输入如e:/eda等工作路径来设定工程的目录,设定好后,所有的生成文件将放入这个工作目录。第二个输入框为工程名称输入框,第三个输入框为顶层实体名称输入框。用户可以设定如EXP1,一般情况下工程名称与实体名称相同。使用者也可以根据自已的实际情况来设定。

图1-4 新建工程对话框

图1-5 指定工程名称及工作目录

4)点击NEXT,进入下一个设定对话框,按默认选项直接点击NEXT进行器

件选择对话框。如图1-6所示。这里我们以选用CycloneIII系列芯片EP3C40F780C8为例进行介绍。用户可以根据使用的不同芯片来进行设定。

图1-6 器件选择界面

首先在对话框的左上方的Family下拉菜单中选取CycloneⅢ,在中间右边的Speed grade下拉菜单中选取8,在左下方的Available devices框中选取EP3C40F780C8,点击NEXT完成器件的选取,进入EDA TOOL设定界面如图1-7所示。

图1-7 EDA TOOL对话框

5)按默认选项,点击NEXT出现新建工程以前所有的设定信息,如图1-8

所示,点击FINISH完成新建工程的建立。

图1-8 新建工程信息

2、建立图形设计文件

1)在创建好设计工程后,选择File>NEW…菜单,出现图1-9所示的新建设计文件类型选择窗口。这里我们以建立图形设计文件为例进行说明,其它设计输入方法与之基本相同。

图1-9 新建设计文件选择窗口

2)在New对话框(图1-9)中选择Device Design Files页下的Block

Diagram/Schematic File,点击OK按钮,打开图形编辑器对话框,如图1-10所示。图中标明了常用的每个按钮的功能。

图1-10 QUARTUSII图形编辑器对话框

QUARTUSII图形编辑器也称块编辑器(Block Editor),用于以原理图(Schematics)和结构图(Block Diagrams)的形式输入和编辑图形设计信息。QUARTUSII图形编辑器可以读取并编译结构图设计文件(Block Design File)和MAXPLUSII图形设计文件(Graphic Design Files),可以在QUARTUSII软件中打开图形设计文件并将其另存为结构图设计文件。

在QUARTUSII图形编辑器窗口(图1-10)中,根据个人爱好,可以随时改变Block Editor的显示选项,如导向线和网格间距、橡皮筋功能、颜色以及基本单元和块的属性等。

3)在这里以用原理图输入设计一个三八译码器为例,介绍基本单元符号输入方法的步骤。在图1-10所示的图形编辑器窗口的工件区双击鼠标的左键,或

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