合肥工业大学小学期EDA实验

1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2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》，20082王金明编，《数字系统设计与VerilogHDL》电子工业出版社，20023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3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112的十二进制计数，两个数码管显示059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4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5实验三用74161实现十进制加法计数器6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7实验六例1-4-2设计一个电路，使两个数码管显示112的十二进制计数，两个数码管显示059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8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，计数器进行四位十9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10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11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12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。132.5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14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。