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EDA技术
EDA技术实验
主讲人：施展 单位：信息与通信工程学院
EDA技术
实验1 多路数据选择器
2
时序电路设计
有限状态机设计
数字时钟设计实验
实验2
实验3
实验4
EDA技术
实验类型：设计性 实验目的
① 熟练掌握QUARTUSII 软件的使用方法 ② 掌握多路数据选择器的设计方法
实验内容 设计VHDL语言程序并实现一个4选1多路数据选择器。要求如下： ① 对程序进行仿真 ② 连接电路验证设计的正确性
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实验1 多路数据选择器
EDA技术
EDA设计流程
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设计准备
设计处理 •优化、综合 •适配、分割 •布局、布线
器件编程
设计完成
器件测试
时序仿真
功能仿真 设计输入 •原理图
•硬件描述语言 •波形图
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实验原理 在VHDL语言中描述一个2选一的多路选择器的方法有多种，例如：
① 在一个进程（process）中使if-when-else语句 ② 在一个进程中case语句 ③ 使用with select构造或使用结构VHDL
但无论使用哪一种描述方法，综合得到的结果是相同的。表1-1是4选1多路选择器真值表
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EDA技术
实验要求 ① 调试程序，写出正确程序，并给出仿真波形 ② 以拨码开关作为输入信号和选择信号，以发光二极
管作为输出信号，连接电路，下载程序，观察实验结果
实验仪器设备 ① 微型计算机 ② EDA实验箱 ③ 导线
预习要求 ① 编写VHDL语言程序 ② 写出QUARTUSII 软件的操作步骤
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EDA技术
实验报告要求 ① 写出调试通过的正确程序代码 ② 记录程序调试过程中出现的错误，说明解决方法 ③ 记录仿真波形，分析说明其正确性 ④ 记录实验现象并加以说明 ⑤ 回答思考题
思考题 ① 用哪种语句实现多路选择器程序比较简单 ② 对编辑好的设计文件进行编译综合操作，结果发现
实际并没有对该文件进行编译综合，这是什么原因，如何解决
③ 编译综合后，在信息提示窗口出现…… VHDL syntax error : …… 字样，说明程序中出现什么类型的错误
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EDA技术
实验类型：设计性 实验目的
① 熟练掌握QUARTUSII 软件的使用方法 ② 掌握D触发器和计数器设计方法
实验内容 ① 设计VHDL语言程序并实现带有异步清零和置位的
D触发器 ② 设计VHDL语言程序并实现带有异步复位的同步16
进制加法计数器 ③ 对程序进行仿真 ④ 连接电路验证设计的正确性
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实验2 时序电路设计
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实验要求 ① 调试程序，写出正确程序，并给出仿真波形 ② 以拨码开关作为输入信号和选择信号，以发光二极
管作为输出信号，连接电路，下载程序，观察实验结果
实验仪器设备 ① 微型计算机 ② EDA实验箱 ③ 导线
预习要求 ① 编写VHDL语言程序 ② 写出QUARTUSII 软件的操作步骤
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EDA技术
实验报告要求 ① 写出调试通过的正确程序代码 ② 记录程序调试过程中出现的错误，说明解决方法 ③ 记录仿真波形，分析说明其正确性 ④ 记录实验现象并加以说明 ⑤ 回答思考题
思考题 ① 在VHDL设计中，给时序电路清零（复位）有几种
方法，它们是什么？ ② 在描述时序电路的进程中，那一种复位方法必须将
复位信号放在敏感信号表中？给出这两种不同电路的VHDL描述
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实验类型：设计性 实验目的
学习用VHDL语言设计有限状态机 实验内容
对于下页图所示的状态图和状态机框图，将其实现为Mealy型状态机，输出信号是否存在“毛刺没有要求。具体要求： ① 写出其VHDL源代码（包括entity和architecture）
并画出结果电路图 ② 通过QUARTUSII软件仿真 ③ 调试连接电路，验证设计的正确性
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实验3 有限状态机设计
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实验原理 Mealy型状态机和其等价的Moore型状态机相比，
其输出变化要领先一个时钟周期。Mealy机的输出既和当前状态有关，又和所有输入信号有关。也就是说，一旦输入信号发生变化或状态发生变化，输出信号立即发生变化，因此在状态图中，一般把输出信号值画在状态变迁处。例如：假定当前状态为S0，当输入信号为‘1’时，输出信号为“1001”；当输入信号不是‘1’时，输出信号为“0000”。
构造Mealy机的方法和Moore机相同，唯一的区别是：组合进程中的输出信号是当前状态和当前输入的函数。
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EDA技术
实验要求 要求同学们根据课堂所学知识，完成Mealy型状态机的设计，并完成相应的编译、仿真和硬件调试
实验仪器设备 ① 微型计算机 ② EDA实验箱 ③ 导线
预习要求 要求学生自己写出详细的实验电路原理图、实验步骤以及调试过程
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实验报告要求 将实验原理、设计过程、编译仿真波形和分析结果、硬件测试实验结果写进实验报告
思考题 Mealy状态机和Moore状态机有何不同？
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实验类型：综合设计性实验 实验目的
① 掌握多位计数器相连的设计方法 ② 掌握十进制，六进制，二十四进制计数器的设计方法 ③ 掌握扬声器的驱动 ④ 掌握EPLD技术的层次化设计方法
实验内容 完成数字时钟的设计，要求该时钟具有下述功能： ① 具有时，分，秒，计数显示功能，以24小时循环计时 ② 具有清零，调节小时、分钟功能 ③ 具有整点报时功能，整点报时的同时LED灯花样显示
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实验4 数字时钟设计实验
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实验原理 在同一EPLD芯片EPF10K10上集成了如下电路模
块
① 时钟计数: a) 秒——60进制BCD码计数 b) 分——60进制BCD码计数 c) 时——24进制BCD码计数 同时整个计数器有清零，调分，调时功能。在接近整数时间能提供报时信号。
② 具有驱动8位八段共阴扫描数码管的片选驱动信号输出和八段字形译码输出
③ 扬生器在整点时有报时驱动信号产生 2018/8/31 [email protected] 38
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实验要求 ① 各模块都由VHDL语言编写。顶层设计采用原理图设计
方法实现。根据电路持点，可在教师指导下用层次设计概念。将此设计任务分成若干模块，规定每一模块的功能和各模块之间的接口。由几个学生分做和调试其中之一，然后再将各模块合起来联试。以培养学生之间的合作精神，同时加深层次化设计概念
② 要求每组学生完成各自相应的任务，最后将其综合起来，实现仿真和硬件测试功能
实验仪器设备 ① 微型计算机 ② EDA实验箱 ③ 导线
预习要求 要求学生自己写出详细的实验电路原理图、实验步骤以及调试过程
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实验报告要求 将实验原理、设计过程、编译仿真波形和分析结果、硬件测试实验结果写进实验报告
思考题 如何实现多路模拟电压采集?简要说明设计思路
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