EDA实验一 基于QUARTUSII的电路设计.docx
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EDA实验一基于QUARTUSII的电路设计
EDA实验一 基于QUARTUSII的电路设计
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、实验设备
1.PC机 一台;
2.AlteraBlaster下载缆线 一台;
3.THGSC-2实验箱 一台。
三、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。
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。
四、实验内容
在本实验中,用三个输入信号来表示三八译码器的三个输入(A、B、C);用八个输出信号表示三八译码器的八个输出(D4-D11)。
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是否一致。
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>QuartusII5.1,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1-1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1-1所示界面。
2)选择软件中的菜单File>NewProjectWizard,新建一个工程。
如图1-2所示。
3)点击图1-2中的NEXT进入工作目录,工程名的设定对话框如图1-3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1-1QUARTUSII软件运行界面
图1-2新建工程对话框
图1-3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1-4所示。
这里我们以选用CycloneII系列芯片EP2C35F672C8为例进行介绍。
用户可以根据使用的不同芯片来进行设定。
Speedgrade选项使用”any”
图1-4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CycloneII,在中间右边的Speedgrade下拉菜单中选取8,在左下方的Availabledevices框中选取EP2C35F672C8,点击NEXT完成器件的选取,进入EDATOOL设定界面如图1-5所示。
图1-5EDATOOL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1-6所示,点击FINISH完成新建工程的建立。
图1-6新建工程信息
2.VHDL设计文件
1)在创建好设计工程后,选择File>NEW…菜单,出现图1-7所示的新建设计文件类型选择窗口。
图1-7新建设计文件选择窗口
2)编辑好程序后,对文件进行保存,然后点击图示按钮进行编译综合。
图1-8编译综合工具
3.对设计文件进行仿真
1)创建一个仿真波形文件,选择QUARTUSII软件File>New,进行新建文件对话框。
如图1-22所示。
选取对话框的OtherFile标签页,从中选取VectorWaveformFile,点击OK按钮,则打开了一个空的波形编辑器窗口,如图1-23所示。
图1-22新建文件对话框
图1-23波形编辑器
2)设置仿真结束时间,波形编辑器默认的仿真结束时间为1μS,根据仿真需要,可以自由设置仿真的结束时间(一般设为1ms)。
选择QUARTUSII软件的Edit>EndTime命令,弹出仿真结束时间对话框,在Time框输入仿真结束时间,点击OK按钮完成设置。
3)加入输入、输出端口,在波形编辑器窗口左边的端口名列表区点击鼠标右键,在弹出的右键菜单中选择InsertNodeorBus…命令,在弹出的InsertNodeorBus对话框如图1-24所示界面中点击NodeFinder…按钮。
图1-24InsertNodeorBus对话框
在出现的NodeFinder界面中,如图1-25所示,在Filter列表中选择Pins:
all,在Named窗口中输入“*”,点击List在NodesFound窗口出现所有信号的名称,点击中间的
按钮则SelectedNodes窗口下方出现被选择的端口名称。
双击OK按钮,完成设置,回到图1-24所示的InsertNodeorBus对话框,双击OK按钮,所有的输入、输出端口将会在端口名列表区内显示出来,如图1-26所示。
图1-25NodeFinder对话框
图1-26在波形编辑器中加入端口
4)编辑输入端口波形,即指定输入端口的逻辑电平变化,在如图1-26所示的波形编辑窗口中,选择要输入波形的输入端口如A端口,在端口名显示区左边的波形编辑器工具栏中有要输入的各种波形,其按钮说明如图1-27所示。
根据仿真的需要输入波形。
完成后如图1-28所示。
最后选择软件的File>Save进行保存。
图1-27波形编辑器工具栏
图1-28编辑输入端口波形
图1-29仿真器工具窗口
图1-30仿真波形
五、实验现象与结果
观察仿真结果是否与预期一致。
有条件的同学根据下表在实验箱上完成验证:
文件加载到目标器件后,拨动拨动开关(开关对应输入信号),LED灯(LED对应输出信号)会按三八译码器真值表对应的点亮。
八位拨动开关模块引脚
拨动开关信号名称
FPGA引脚
说明
SW1
AD13
SW2
AC13
SW3
P2
LED灯模块引脚
LED灯信号端口名称
FPGA引脚
说明
D4
B15
D5
B16
D6
B18
D7
A18
D8
B17
D9
A17
D10
A20
D11
B20
六、实验报告
进一步熟悉和理解QUARTUSII软件的使用方法。
VHDL程序代码如下:
LIBRARYIEEE;
USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
ENTITYymq3_8IS
PORT(din:
INSTD_LOGIC_VECTOR(2DOWNTO0);
EN:
INSTD_LOGIC;
Q:
OUTSTD_LOGIC_VECTOR(11DOWNTO4));
ENDENTITYymq3_8;
ARCHITECTUREymq1OFymq3_8IS
--SIGNALy:
STD_LOGIC_VECTOR(2DOWNTO0);
BEGIN
--y<=a&b&c;
PROCESS(din)BEGIN
IFEN='0'THENQ<="11111111";
ELSE
CASEdinIS
WHEN"000"=>Q<="00000001";
WHEN"001"=>Q<="00000010";
WHEN"010"=>Q<="00000100";
WHEN"011"=>Q<="00001000";
WHEN"100"=>Q<="00010000";
WHEN"101"=>Q<="00100000";
WHEN"110"=>Q<="01000000";
WHEN"111"=>Q<="10000000";
WHENOTHERS=>NULL;
ENDCASE;
ENDIF;
ENDPROCESS;
ENDARCHITECTUREymq1;
仿真结果如下:
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
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