CPLD流水灯设计实训报告.docx
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CPLD流水灯设计实训报告.docx
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CPLD流水灯设计实训报告
课程设计(论文)说明书
题目:
CPLD流水灯设计
院(系):
XX学院
专业:
通信工程
学生姓名:
Neo
学号:
1XXX1
指导教师:
XXX
职称:
xx年xx月xx日
一、实训目的
1、掌握可编程逻辑器件CPLD的开发流程和步骤;
2、熟悉QuartusII集成开发环境软件,掌握原理图输入的设计流程和方法;
3、熟悉系统设计原理,学会通过QuartusII建立原理图设计小型数字电路系统;
4、掌握对系统设计进行编译、仿真、下载和调试的方法。
二、实训任务
1.设计并介绍你的流水灯工作原理。
2.引脚的信号说明,引脚必需以英文字母开头。
3.按照模块写,每个模块的功能叙述,分析每个元件的原理。
4.整个设计过程都要通过QuartusI平台来完成。
三、实训原理
QuartusII介绍
QuartusII是Altera公司的综合性PLD开发软件,支持原理图、VHDL、VerilogHDL以及AHDL(AlteraHardwareDescriptionLanguage)等多种设计输入形式,内嵌自有的综合器以及仿真器,可以完成从设计输入到硬件配置的完整PLD设计流程。
QuartusII可以在XP、Linux以及Unix上使用,除了可以使用Tcl脚本完成设计流程外,提供了完善的用户图形界面设计方式。
具有运行速度快,界面统一,功能集中,易学易用等特点。
QuartusII支持Altera的IP核,包含了LPM/MegaFunction宏功能模块库,使用户可以充分利用成熟的模块,简化了设计的复杂性、加快了设计速度。
对第三方EDA工具的良好支持也使用户可以在设计流程的各个阶段使用熟悉的第三方EDA工具。
此外,QuartusII通过和DSPBuilder工具与Matlab/Simulink相结合,可以方便地实现各种DSP应用系统;支持Altera的片上可编程系统(SOPC)开发,集系统级设计、嵌入式软件开发、可编程逻辑设计于一体,是一种综合性的开发平台。
MaxplusII作为Altera的上一代PLD设计软件,由于其出色的易用性而得到了广泛的应用。
目前Altera已经停止了对MaxplusII的更新支持,QuartusII与之相比不仅仅是支持器件类型的丰富和图形界面的改变。
Altera在QuartusII中包含了许多诸如SignalTapII、ChipEditor和RTLViewer的设计辅助工具,集成了SOPC和HardCopy设计流程,并且继承了MaxplusII友好的图形界面及简便的使用方法。
AlteraQuartusII作为一种可编程逻辑的设计环境,由于其强大的设计能力和直观易用的接口,越来越受到数字系统设计者的欢迎。
QuartusII中与开发板之间的引脚对应关系
LEDR[0],PIN_AE23
LEDR[1],PIN_AF23
LEDR[2],PIN_AB21
LEDR[3],PIN_AC22
LEDR[4],PIN_AD22
LEDR[5],PIN_AD23
LEDR[6],PIN_AD21
LEDR[7],PIN_AC21
LEDR[8],PIN_AA14
LEDR[9],PIN_Y13
LEDR[10],PIN_AA13
LEDR[11],PIN_AC14
LEDR[12],PIN_AD15
LEDR[13],PIN_AE15
LEDR[14],PIN_AF13
LEDR[15],PIN_AE13
LEDR[16],PIN_AE12
LEDR[17],PIN_AD12
LEDG[0],PIN_AE22
LEDG[1],PIN_AF22
LEDG[2],PIN_W19
LEDG[3],PIN_V18
LEDG[4],PIN_U18
LEDG[5],PIN_U17
LEDG[6],PIN_AA20
LEDG[7],PIN_Y18
LEDG[8],PIN_Y12
555原理
555芯片引脚图
555的内部结构可等效成23个晶体三极管.17个电阻.两个二极管.组成了比较器.RS触发器.等多组单元电路.特别是由三只精度较高5k电阻构成了一个电阻分压器.为上.下比较器提供基准电压.所以称之为555.
555属于cmos工艺制造.
555引脚图介绍如下
1地GND
2触发
3输出
4复位
5控制电压
6门限(阈值)
7放电
8电源电压Vcc
应用十分广泛.
下面是一个简单的555电路应用
555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。
一般用双极性工艺制作的称为555,用CMOS工艺制作的称为7555,除单定时器外,还有对应的双定时器556/7556。
555定时器的电源电压范围宽,可在4.5V~16V工作,7555可在3~18V工作,输出驱动电流约为200mA,因而其输出可与TTL、CMOS或者模拟电路电平兼容。
555定时器成本低,性能可靠,只需要外接几个电阻、电容,就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。
它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面
CPLD
CPLD(ComplexProgrammableLogicDevice)直译的话称为复杂可编程逻辑芯片。
它也属于大规模集成电路LSI(LargeScaleIntegratedCircuit)里的专用集成电路ASIC(ApplicatiONSpecificIntegratedCircuit)。
适合控制密集型数字型数字系统设计,其时延控制方便。
CPLD是目前集成电路中发展最快的器件之一。
CPLD的组成
复杂的可编程逻辑器件CPLD规模大,结构复杂,属于大规模集成电路范围。
CPLD有五个主要部分:
逻辑阵列块、宏单元、扩展乘积项、可编程连线阵列和I/O控制块
LED原理
LED(LightEmittingDiode),发光二极管,是一种固态的半导体器件,它可以直接把电转化为光。
LED的心脏是一个半导体的晶片,
LED灯(6张)晶片的一端附在一个支架上,一端是负极,另一端连接电源的正极,使整个晶片被环氧树脂封装起来。
半导体晶片由两部分组成,一部分是P型半导体,在它里面空穴占主导地位,另一端是N型半导体,在这边主要是电子。
但这两种半导体连接起来的时候,它们之间就形成一个P-N结。
当电流通过导线作用于这个晶片的时候,电子就会被推向P区,在P区里电子跟空穴复合,然后就会以光子的形式发出能量,这就是LED发光的原理。
而光的波长也就是光的颜色,是由形成P-N结的材料决定的。
流水灯原理图
各输出对应的接口
对应原理图
四、实训器材
1.电路板2.电烙铁3.焊锡4.开发板5.电脑
五、实训步骤
1、焊接,硬件调试
2、程序模块设计
3、软硬件调试
a、DE2下载
b、7064下载
4、结果分析
六、实训心得
参考文献
1.XX文库
2.张嘉勇《中小学信息技术教育》2008第11期
3.刘敦放谭兆国《中国科技信息》2009第18期
4.陶小苗王紫婷《电子科技》2010第11期
5.陈竹《电子世界》2009第7期
6.金有锁《扬州科技》1996第1期
7.曾祥楷张光辉《电子技术应用》1999第8期
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