合肥工业大学小学期EDA实验.docx
- 文档编号:4276821
- 上传时间:2022-11-28
- 格式:DOCX
- 页数:13
- 大小:526.79KB
合肥工业大学小学期EDA实验.docx
《合肥工业大学小学期EDA实验.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《合肥工业大学小学期EDA实验.docx(13页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
合肥工业大学小学期EDA实验
课程设计任务书
(2014~2015第二学期)
设计题目:
EDA与数字系统设计
学院名称:
电气与自动化工程学院
专业(班级):
20013级电气
姓名(学号):
田姿璘(2013211404)
起讫日期:
2015年6月23日-2015年7月17日
指导教师:
朱维勇李维华刘春
系(教研室)负责人:
下发任务书日期2015年7月1日
合肥工业大学EDA与数字系统设计任务书
设计题目
EDA与数字系统设计
主要内容
了解PLD器件的基本结构,掌握QuartusII的使用方法,用图形输入法和VerilogHDL完成规定的基本实验练习题,在此基础上自主完成一个数字系统设计、仿真、下载(FPGA实现)。
应收集的资料
1.《EDA与数字系统设计》李国丽朱维勇主编
2.《数字电子技术基础》阎石主编
设计
进度
计划
讲课内容:
EDA技术介绍,VerilogHDL介绍
实验一:
QuartusII使用练习,完成一个简单门电路的图形设计输入、编译、仿真、管脚分配、下载,实验验证。
(4学时)
实验二:
图形设计输入3-8译码器,同步十进制加法计数器、同步六十进制计数器。
(4学时)
实验三:
用六十进制计数器制作十二进制计数器(01~12),二十四进制计数器(00~23)和百进制计数器。
设计输入、编译、仿真、管脚分配、下载。
(4学时)
实验四:
完成以上实验的VerilogHDL设计输入。
(4学时)
实验五:
完成扫描显示1-4-1,1-4-2。
(4学时)
实验六:
自主完成一个数字系统设计。
包括方案设计、设计调试、下载验证。
(8学时)
设计考核验收。
(2学时)
写报告,内容包括:
实验内容,设计内容。
主要参考文献
1李国丽编,《EDA与数字系统设计》,2008
2王金明编,《数字系统设计与VerilogHDL》电子工业出版社,2002
3阎石,《数字电子技术基础》高教出版社,2006
指导教师意见
按照设计进度计划要求,完成每一步任务
备注
目录
一.摘要
二.实验一Max+Plus2使用练习
三.实验二3-8译码器
四.实验三用74161实现十进制加法计数器
五.实验四六十进制加法计数器
六.实验五设计一个电路,使八个数码管依次显示0、1、2、…9。
七.实验六设计一个电路,使两个数码管显示112的十二进制计数,两个数码管显示059的六十进制计数。
八.设计题目:
数字频率计
1.设计要求
2.设计思路与原理
3.设计方案
1)总体电路图
2)各部分电路图及功能说明
a.测量校验信号选择电路
b.计数器&报警信号输出电路
c.数据选择电路
d.锁存器电路
e.报警输出电路
f.扫描显示电路
g.手动自动选择电路
摘要
本课程介绍数字系统的设计方法及基本步骤,MAX+plus2使用方法,硬件描述语言VHDL和VerilogHDL,并通过数字系统的设计,把数字系统的基本理论,基本方法和设计课题密结合,在MAX+lus2的设计平台下,是学会用原理电路图输入或硬件描述语言输入进行电路设计,编译,仿真,底层编辑及PLD编程校验,涉及部分波形编辑,管脚分配等,提高用MAX+plus2进行数字系统设计的能力。
实验一Max+Plus2使用练习
实验二3-8译码器
实验三用74161实现十进制加法计数器
实验四六十进制加法计数器
计数频率0.5HZ
实验五例1-4-1设计一个电路,使八个数码管依次显示0、1、2、…9。
计数频率1HZ扫描频率先1HZ逐渐增加后观察结果
实验六例1-4-2设计一个电路,使两个数码管显示112的十二进制计数,两个数码管显示059的六十进制计数。
扫描频率大于200HZ计数频率1HZ
设计题目数字频率计
一.设计要求
设计一个能测量方波信号频率的频率计,测量的结果用十进制数显示,测量的频率范围是1-100kHz,分成两个频段,即1-999Hz,1-100kHz,用三位数码管显示测量的频率,用LED显示表示单位,如亮绿灯表示Hz,亮红灯表示kHz。
具有自动校验和测量两种功能,即能用标准时钟校验测量精度。
具有超量程报警功能,在超出目前量程档的测量范围时,发出灯光和音响信号。
二.设计思路及原理
脉冲信号的频率就是在单位时间内所产生的脉冲个数,起表达式f=N/T,f为被测信号的频率;N为计数器所累计的脉冲个数;T为产生N个脉冲的时间,所以在1s时间内计数器所记录的结果,就是被测信号的频率。
此设计问题可分为测量/校验选择模块,计数器模块,送存选择/报警电路模块,锁存器模块和扫描显示模块几部分。
测试/校验选择模块的输入信号为:
选择信号select,被测信号meas,测试信号test,输出信号为CP1。
当select=0时,为测量状态,CP1=meas;当select=1时,为校验状态,CP1=test。
校验信号与测量共用一个电路,只是被测量信号CP1不同而已。
设置1s定时信号(周期为2s),在1s定时时间内的所有被测信号送入计数器输入端。
计数器对CP1信号进行计数,在1s定时时间结束后,将计数器的结果送锁存器锁存,同时将计数器清零,为下一个采样的测量做好准备。
设置量程档控制开关K,单位显示信号Y,当K=0时,为1-999Hz量程档,数码管显示的数值为被测信号的频率值,Y显示绿色,即单位为Hz;当K=1时,为1-100kHz量程档,被测信号频率为数码管显示数值乘1000,Y显示红色,即单位为kHz。
设置超出量程档测量范围示警信号alert,计数器由四级十进制计数构成。
若被测信号频率小于1kHz,则计数器只进行三级十进制计数,最大显示值为999Hz,如果被测信号频率超出此范围,示警信号驱动灯光,扬声器报警;若被测信号为1-100kHz,计数器进行四位十进制计数,取高三位,最大显示值为99.9kHz,如果被测信号频率超出此范围,报警。
设计方案
1.总体电路
2.各部分电路图及功能说明
2.1二分频
封装后:
功能说明:
在时钟每触发两个周期时,电路输出一个周期信号,输入1HZ时钟源,经过二分频变为0.5HZ。
2.2测量校验信号选择电路
封装后:
功能说明:
select为选择控制端,当select为0时,选择meas为输入信号,即cp1得到的是被测信号,为测量状态。
当select为1时,选择的是test的输入信号,即为校验状态。
2.3计数器
封装后:
功能说明:
本块电路使用了六块74160的十进制计数器。
其中从左起的前五块74160为计数器功能,最后一块提供高位报警的信号输出。
在作为计数器的五块74160中,从左起的前三块实现的是1-999Hz的计数及数据的输出;后两块74160是实现高位1-100kHz的计数及数据的输出。
2.4送存选择&报警
封装后:
功能说明:
BUSMUX模块是总线的数据选择器,WIDTH=4即实现四总线的选择输入。
当sel=0时,选择dataa[]总线输入,当sel=1时,选择datab[]总线输入。
在整体电路实现中,选择高位数据接dataa[],低位接datab[],SEL由开关控制。
所以当选择1-999Hz量程的时候,如果超出该范围,必然后两块74160会有高电平输出,所以用后两块的8个数据输出端的或门组合形成低位报警的信号输出。
当高位超出量程时,最后一块的74160会有进位计数,即有高电平的输出,所以用其输出端的或门实现高位报警的功能。
2.5锁存器
封装后:
功能说明:
本电路用两个74273,上一数据选择电路的数据从b0-b11输入到74273中存储。
当clk1有脉冲时,数据从n0-n11输出。
所以实现了数据的保存和输出。
2.6扫描
封装后:
功能说明:
Mux8_1A模块是用作选择数据的,上一层的锁存电路中的数据由三条总线输入,再从q1-q3输出到7448,译码后完成7段码显示。
另一部分由74160和3线8线译码器组成,用来控制显示器的轮流开关的。
clkd是输入扫描的频率,当扫描的频率大于200Hz时,超出了人眼睛的识别惯性范围,即可以在显示器上显示出稳定的数字。
MS2引脚与控制开关相与,实现的是小数点的控制。
- 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。
- 关 键 词:
- 合肥 工业大学 小学 EDA 实验