利用Quartus设计顺序脉冲发生器

Quartus II实验

(顺序脉冲发生器，序列信号的产生和检测)

实验目的

(1)熟悉Quartus II 软件的使用方法,了解硬件描述语言VHDL

(2)练习使用软件仿真的方法,设计数字逻辑电路

(3)掌握基于FPGA实现数字系统过程

(4)学习用功能仿真和时序仿真波形测试所设计的系统

实验原理

一、现代数字系统的设计方法

随着可编程器件的出现和计算机技术的发展，使EDA 技术得到了广泛应用，设计

方法也因此发生了根本性的变化。由传统的“自底向上”的设计方法转变为一种新

的“自顶向下”设计方法，其设计流程如下：第一步，进行行为设计，确定电子系

统或ASIC 芯片的功能、性能及允许的芯片面积和成本等。第二步，进行结构设计，

根据电子系统或芯片的特点，将分解为接口清晰、相互关系明确、尽可能简单的子

系统，得到一个总体结构。第三步，把结构转化为逻辑图，即进行逻辑设计。在这

一步中，希望尽可能采用规则的逻辑结构或采用已经经过验证的逻辑单元或模块。

第四步，进行电路设计，将逻辑图转化为电路图。最后一步是进行ASIC 的版图设

计，即将电路转换成版图，或者用可编程ASIC 实现。

二、FPGA的特点及设计软件

FPGA通称为可编程逻辑器件,它们都是在PLA ,PAL 和GAL等逻辑器件的基础上发展

起来的,主要有Altera公司和Xilinx公司生产的系列产品,比起早期的可编程逻辑器

件来,它们容量更大,速度更快。许多生产可编程器件的公司为了推广它们产品都有

自已的开发软件,其中应用较广的有Altera 公司的MAX+pluaII 软件,它有以下主要

优点:

(1) 开放的接口;

(2) 与结构无关的设计开发环境,具有强大的逻辑综合与优化功能;

(3) 支持各种HDL输入选项, 支持VHDL 硬件描述语言;

(4) 全集成化的输入开发环境;

(5) 丰富的设计库资源; (6)支持原理图,文本和波形等多种输入方法; (7)有丰富的在

线帮助功能。因此特别适合初学者使用,可作为数字电路系统的设计和开发软件。

在指导学生进行课程设计时,应先学习MAX+pluaII 软件和VHDL 语言的编程方

法,掌握CPLD/FPGA 实验开发系统的使用。

实验设备与器件

计算机，必要软件

实验内容

（1）设计顺序脉冲发生器

（2）序列信号的产生和检测实验图像以数据

一．

（1）顺序脉冲发生器电路原理图

（2）运行后的波形图如下图所示

二．

（1）列信号的产生电路原理图

（2）运行后的波形

三．

（1）序列信号的检测电路原理图

（2）运行后的波形如下图

实验结论

本实验通过使用软件对以前所做过的实验进行设计，得出的结果与以前的实验结论相符，说明仿真设计的正确性，同时，我也看出通过Quartus II的使用，使得电路的设计更加快捷方便。

实验收获与体会

对于本次实验的学习，我对Quartus II的使用有了初步的了解，对以后使用软件设计数电实验电路打下了良好的基础，同时，我也发现了此软件的实用性与易操作优点，从而也对实验产生了新的兴趣。