1、EDA实验报告实用EDA实验报告 实验一：QUARTUS II 软件使用及 组合电路设计仿真 实验目的： 学习QARTU II 软件的使用，掌握软件工程的建立,VH源文件的设计和波形仿真等基本内容.实验内容：1.四选一多路选择器的设计基本功能及原理：选择器常用于信号的切换,四选一选择器常用于信号的切换，四选一选择器可以用于4路信号的切换。四选一选择器有四个输入端，b,d，两个信号选择端（0）和()及一个信号输出端y。当s输入不同的选择信号时，就可以使a，b，c，中某一个相应的输入信号与输出y端接通。.感谢聆听.逻辑符号如下： 程序设计：软件编译: 在编辑器中输入并保存了以上四选一选择器的VH源
2、程序后就可以对它进行编译了，编译的最终目的是为了生成可以进行仿真、定时分析及下载到可编程器件的相关文件。仿真分析：仿真结果如下图所示分析:由仿真图可以得到以下结论:当s0（00)时y=;当s=1（01）时yb;当=2（10）时=c；当s3(11）时=.符合我们最开始设想的功能设计，这说明源程序正确。2.七段译码器程序设计基本功能及原理： 七段译码器是用来显示数字的,段数码是纯组合电路，通常的小规模专用C，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VHD译码程序在F
3、PA或中实现。本项实验很容易实现这一目的。输出信号的位分别接到数码管的7个段，本实验中用的数码管为共阳极的,接有低电平的段发亮.感谢聆听.数码管的图形如下 七段译码器的逻辑符号: 程序设计:软件编译：在编辑器中输入并保存了以上七段译码器的VL源程序后就可以对它进行编译了，编译的最终目的是为了生成可以进行仿真、定时分析及下载到可编程器件的相关文件.仿真分析：仿真结果如下图所示:分析:由仿真的结果可以得到以下结论:当a=（000）时led=1000000 此时数码管显示0；当a1（001）时e=110此时数码管显示1;当2（00)时d7=010010此时数码管显示2；当a=3(0011)时led7
4、=011000 此时数码管显示;当 =4（100)时led7=001101 此时数码管显示；当 =5(101)时led7=00100 此时数码管显示；当 a=6（010)时ld=00010 此时数码管显示6；当=(011）时le7=111100 此时数码管显示7；当 a（100）时ed7=00000 此时数码管显示8;当a=(01)时ed=0010000此时数码管显示；当a1（11）时le7=0001000 此时数码管显示A;当a=11(111)时led7=000011 此时数码管显示;当 a2（1100）时ed7100010 此时数码管显示C；当a=13（1101)时d70100 此时数码管
5、显示D;当a=14（1110）时d7=000110 此时数码管显示E；当15（111）时ed7001110 此时数码管显示F；这完全符合我们最开始的功能设计，所以可以说明源DL程序是正确的。实验心得： 通过这次实验,我基本掌握了QUARS I软件的使用,也掌握了软件工程的建立,VHDL源文件的设计和波形仿真等基本内容。在实验中，我发现EDA这门课十分有趣，从一个器件的功能设计到程序设计，再到编译成功,最后得到仿真的结果,这其中的每一步都需要认真分析，一遍又一遍的编译，修改。当然,中间出现过错误，但我依然不放弃,一点一点的修改，验证，最终终于出现了正确的仿真结果，虽然有一些毛刺,但是总的来说，不
6、影响整体的结果。.感谢聆听. 实验二：计数器设计与显示实验目的：（1）熟悉利用ARUS I中的原理图输入法设计组合电路， 掌握层次化的设计方法; (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。实验内容：1.完成计数器设计 基本功能及原理： 本实验要设计一个含有异步清零和计数使能的4位二进制加减可控计数器，即有一个清零端和使能端，当清零端为1时异步清零，即所有输出值都为,当使能端为时,计数器停止工作,当使能端为1时，正常工作，由时钟控制.另外，还应该有一个控制端，当控制端为0时，进行减法运算,当控制端为1时，进行加法运算。输出端有输出值和进位端，当进行
7、加法运算时，输出值递增,当减法运算时，输出值递减，同时进位端进行相应的变化。.感谢聆听.4位二进制加减计数器的逻辑符号： 程序设计：软件编译：在编辑器中输入并保存了以上位二进制加减计数器的VHDL源程序后就可以对它进行编译了,编译的最终目的是为了生成可以进行仿真、定时分析及下载到可编程器件的相关文件.仿真分析：仿真结果如下：分析：由仿真图可以得到以下结论：当able端为0时，所有数值都为,当enab端为1时，计数器正常工作;当reet端为1时,异步清零,所有输出数值为0，当reset端为0时,正常工作；当udown端为时,进行减法运算,当updon为1时,进行加法运算；另外，当程序进行减法运算
8、时，出现借位时,co为1,其余为0,当进行加法运算时,出现进位时，co为1，其余为0。图中所有的功能与我们设计的完全一样，所以说明源程序正确.感谢聆听.2.0M分频器的设计 基本功能及原理： 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5的计数器，由时钟控制，分频器所有的端口基本和上述4位二进制加减计数器的端口一样，原理也基本相同。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。0分频器的逻辑符号如下： 程序设计:软件编译:在编辑器中输入并保存了以上50分频器的VDL源程序后就可以对它进行编译了,编译的最终目的是为了生成可以进行仿真、定时分析及下载到可编程
9、器件的相关文件.仿真分析:结果如下：上图为仿真图的一部分,由于整个图太大，所以显示一部分即可,其余部分如图以上图规律一直递增，直到50为止,然后再重复,如此循环。上图是部分输出的显示,由于整个图太大，所以只显示部分，其余部分如图递增.分析：由仿真图可以看出，当rst为0，enabe为1时(因为本实验中计数器的模值太大,为了尽可能多的观察出图形，可让rse一直为0,nb一直为,即一直正常工作），输出值由0一直递增到5M,构成一个加法计数器,与我们设计的功能一致.3.七段译码器程序设计基本功能及原理： 七段译码器是用来显示数字的,7段数码是纯组合电路，通常的小规模专用C，如74或4000系列的器件
10、只能作十进制BD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6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VHL译码程序在FPA或CPLD中实现。本项实验很容易实现这一目的。输出信号的7位分别接到数码管的7个段，本实验中用的数码管为共阳极的，接有低电平的段发亮。.感谢聆听.七段译码器的逻辑符号： 程序设计：软件编译:在编辑器中输入并保存了以上七段译码器的VL源程序后就可以对它进行编译了,编译的最终目的是为了生成可以进行仿真、定时分析及下载到可编程器件的相关文件.仿真分析:仿真结果如下图所示:分析：具体分析与实验一中七段译码器的分析相同，在此不再赘述。计数器
11、和译码器连接电路的顶层文件原理图：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.实验心得：经过本次试验,我学到了很多.首先,我加强了对QURTUII软件的掌握；其次，我掌握了电路图的顶层文件原理图的连接,学会了如何把自己设计的程序正确的转化为器件,然后正确的连接起来，形成一个整体的功能器件；最后,我学会了如何安装以及如何正确的把完整的程序下载到电路板上，并进行演示验证。.感谢聆听. 实验三：大作业设计 (循环彩灯控制器)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.实验内容:流水灯（循环彩灯）的设计设计任务：设计一个
12、循环彩灯控制器，该控制器可控制0个发光二极管循环点亮，间隔点亮或者闪烁等花型。要求至少三种以上花型，并用按键控制花型之间的转换，用数码管显示花型的序号.基本原理：该控制器由两部分组成，一部分是一个50M的分频器,其主要用来控制花色变化的快慢；另一部分是一个彩灯控制器,该彩灯控制器可由两个开关控制花型的序号，0个输出分别控制1个发光二极管的亮暗,当输出为1时，该发光二极管亮，输出为0时，该二极管灭.将分频器的co端用来控制彩灯控制器的时钟，将两个器件连接起来.1.分频器的设计5分频器与实验二中的分频器一样，这里不再赘述。2。彩灯控制器的设计基本原理:该彩灯控制器由时钟控制，reet异步清零，en
13、ble当做使能端,由两个开关do（1）来控制选择不同的花型,0个输出端ig（0-9）来控制10个LED灯的亮灭。因为用了两个开关来控制花型，所以一共有4种花色。彩灯控制器的逻辑符号: 程序设计:3.七段译码器的设计七段译码器是用来显示不同花型的序号的,其设计与实验一中的设计一样,这里不再赘述。循环彩灯控制器的原理图：仿真波形如下：第一种花型：第二种花型:第三种花型：第四种花型：仿真分析：将以上仿真波形图和源程序对比,我们可以看到,仿真出来的波形和我们设计的功能一致,这说明源VHDL程序是正确的。实验心得: 本次试验是在没有老师指导的情况下自己完成的，我在参考了网上的程序的情况下，最终成功的设计并正确的演示出了循环彩灯的不同花型。通过本次试验,我真正的体会到了DEA这门课的乐趣,也发现它对我们的学习和生活带来很大的方便.谢阅.
