西电eda大作业

EDA实验报告

班级：021211班

指导老师：杨明磊

实验一：QUARTUS II软件使用及组合电路设计

仿真

一、实验目的：

学习QUARTUS II软件的使用，掌握软件工程的建立、VHDL源文件的设计和波形仿真等基本内容；

二、实验内容：

1.四选一多路选择器的设计

首先利用QuartusⅡ完成4选1多路选择器的文本编辑输入(mux41a.vhd)和仿真测试等步骤，给出仿真波形。

（1）、功能及原理

原理：数据选择器又称为多路转换器或多路开关，它是数字系统中常用的一种典型电路。其主要功能是从多路数据中选择其中一路信号发送出去。所以它是一个多输入、单输出的组合逻辑电路。

功能：当选择控制端s10=00时，输出a

y=；s10=01时，输出b

y=；s10=10时，输出c

y=；s10=11时，输出d

y=。

（2）、逻辑器件符号

（3）、VHDL语言

（4）、波形仿真

（5）、仿真分析

由波形可知：当s10=00时，y的波形与a相同；

当s10=01时，y的波形与b相同；

当s10=10时，y的波形与c相同；

当s10=11时，y的波形与d相同；

与所要实现的功能相符，源程序正确。

2、七段译码器程序设计仿真

（1）、功能及原理

7段数码是纯组合电路，通常的小规模专用IC，如74或4000系列的器件只能作十进制BCD码译码，然而数字系统中的数据处理和运算都是2进制的，所以输出表达都是16进制的，为了满足16进制数的译码显示，最方便的方法就是利

用VHDL译码程序在FPGA或CPLD中实现。实验中的数码管为共阳极，接有低电平的段发亮。例如当LED7S输出为 "0010010" 时，数码管的7个段：g、f、e、d、c、b、a分别接0、0、1、0、0、1、0，于是数码管显示“5”。

（2）、逻辑器件符号

（3）、VHDL语言

（4）、波形仿真

（5）、仿真分析

由仿真波形可以直观看到，当A=“0000”时，led7s=1000000，数码管显示为0；A=“0001”时，led7s=1111001，数码管显示为1；....依此可验证波形仿真结果完全符合预期，源程序正确。

三、实验心得

在第一次上机实验中，我们通过对EDA设计软件QuartusⅡ使用，初步学会了它的使用方法。在实验中我们编写程序，编译，进行时序仿真以验证程序对错等。在完成VHDL的编辑以后，进行编译，结果出现了很多错误，在细心的检查之下，最终将VHDL描述修改成功并且通过了编译，在编译过程中我了解到很多在书本上没有理解的知识。总的来说，通过上机实验，我激发了对EDA学习的兴趣，也对这门课程有了更深的理解，对EDA设计软件Quarter Ⅱ的使用也更加熟练。

实验二计数器设计与显示

一、实验目的

（1）、熟悉利用QUARTUS II中的原理图输入法设计组合电路，掌握层次化设计的方法;

（2）、学习计数器设计、多层次设计方法和总线数据输入方式的仿真，并进行电路板下载演示验证。

二、实验内容

1、完成计数器设计（4位二进制加减可控计数器）

（1）、功能及原理

含有异步清零和计数使能的4位二进制加减可控计数器：

清零端reset：低电平有效，异步清零，即reset=0时，无论时钟处于什么状态，输出立即置零。

使能端enable：高电平有效，即enable=1时，计数器开始计数；enable=0时，计数器停止计数。

加减控制端updown：当updown=0时，为减法计数器；当updown=1时，为加法计数器。

（2）、逻辑器件符号

（3）、VHDL语言

（4）、波形仿真

updown=1时，为加法计数：

updown=0时，为减法计数：

（5）、仿真分析

由以上两个波形很容易看出，enable=1时，计数器开始计数；reset=0时，计数器置零；updown=0时，减法计数；updown=1时，加法计数；co为进位端。符合设计初衷。

2、50M分频器的设计

（1）、功能及原理

50M分频器的作用主要是控制后面的数码管显示的快慢。即一个模为50M的计数器，由时钟控制，分频器的基本原理与上述计数器基本相同。分频器的进位端co用来控制加减计数器的时钟，将两个器件连接起来。

（2）、逻辑器件符号

（3）、VHDL语言

(4)、波形仿真

(5)、仿真分析

由波形仿真可以看出，enable=1时，由0开始计数，由于计数器模值较大，故只显示了一部分波形，计数范围由0到50M。

3、七段译码器程序设计

在实验一中已给出具体程序及仿真结果，不再赘述。

4、计数器显示译码设计与下载

以前面设计的七段译码器decl7s和计数器为底层元件，完成“计数器显示译码”的顶层文件设计。

计数器和译码器连接电路的顶层文件原理图如下：

原理图连接好之后就可以进行引脚的锁定，然后将整个程序下载到已经安装好的电路板上，即可进行仿真演示。

三、实验心得

实验三：大作业设计

（循环彩灯）

一、实验目的：

综合应用数字电路的各种设计方法，完成一个较为复杂的电路设计；二、设计目标

设计一个循环彩灯控制器，该控制器可控制10个发光二极管循环点亮、间隔点亮或者闪烁等花型。要求至少设计三种以上花型，用按键控制花型之间的转换，并用数码管显示当前花型。

三、设计原理

四、设计流程

1、分频器的设计

所用50M分频器在实验二中已有具体说明，不再赘述。

2、彩灯控制器的设计

（1）、功能及原理

清零端reset：高电平有效，异步清零。即当reset=1时，灯全灭。

使能端enable：enable=1时，彩灯工作。

花样控制端s10：s10取不同的值来控制花样的转换。

led10s：控制10个led灯的亮灭。

（2）、逻辑器件符号

（3）、VHDL语言