电子设计自动化实验指导书电气工程及其自动化版

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1、江苏科技大学电子信息学院电子设计自动化实验指导书《电子设计自动化》实验指导书（2011版）晋春编写适用专业：电气工程及其自动化自动化专业江苏科技大学电子信息学院2011年5月20江苏科技大学电子信息学院电子设计自动化实验指导书前言本课程实验是在学习《电子设计自动化》课程中为加强理解可编程逻辑器件（CPLD和FPGA）的工作原理、掌握CPLD和FPGA设计的基本方法而开设的实践性课程。主要教学对象为自动化专业、电气工程及自动化专业的《电子设计自动化》课程，测控技术与仪器专业的《EDA设计基础》课程也适用。本课程实验项目的安排遵循由简到难、循序渐进的原则，让学生从初步掌握相关软硬

2、件的使用，逐步灵活运用实验工具进行常用电路的设计，最终能熟练使用各种可编程逻辑器件（CPLD和FPGA）设计方法，进行综合电子电路设计。项目设置有3个验证性实验：VHDL组合逻辑电路设计、VHDL时序逻辑电路设计、VHDL下状态机电路设计，均为必做项目；3个设计性实验：简易数字频率计设计、交通灯信号控制器的设计、电子密码锁，为选做项目。内容由浅入深，循序渐进，有效帮助学生更好地学习本课程。通过本实验课程，使学生掌握QuartusII软件的使用，进一步熟悉CPLD/FPGA结构和工作原理，熟悉VHDL硬件描述语言，掌握原理图输入法以及用VHDL文本输入法进行常用电子电路设计，掌

3、握仿真波形分析方法。熟练使用实验箱硬件资源，掌握硬件测试方法，熟练掌握EDA技术进行电子系统设计和开发的流程。20江苏科技大学电子信息学院电子设计自动化实验指导书目录实验一：VHDL组合逻辑电路设计3实验二：VHDL时序逻辑电路设计10实验三：VHDL下状态机电路设计12实验四：简易数字频率计设计14实验五：交通灯信号控制器设计17实验六：电子密码锁1920江苏科技大学电子信息学院电子设计自动化实验指导书实验一：VHDL组合逻辑电路设计实验学时：2实验类型：验证实验要求：必修一、实验目的1、熟悉QuartusII软件的使用，熟练进行程序输入、综合、仿真。2、熟悉实验箱硬件资源

4、的使用，熟练进行引脚锁定和硬件测试，掌握EDA技术设计流程，掌握数字逻辑电路设计的方法。3、学习简单数字逻辑电路的设计、仿真和硬件测试。二、实验内容1、设计四选一多路选择器，利用QuartusII软件完成程序输入、综合和仿真验证，给出仿真波形并进行结果分析。2、利用GW48EDA实验系统完成硬件测试，验证本项目设计的功能，记录引脚设置和测试结果。三、实验原理、方法和手段多路选择器可以从多组数据源中选取一组送入目的地，应用相当广泛，从组合逻辑的执行到数据路径的选择，经常可以看到它的踪影。多路选择器的结构是个输入数据对应N个数据输出选择控制线和一个输出线。在VHDL中描述一个多路

5、选择器的方法有多种，例如：在一个进程中使用if-then-else语句；在一个进程中使用case语句；使用选择信号带入语句或条件信号代入语句（when-else语句）。推荐使用when-else语句，如：……PORT(DATA0,DATA1,DATA2,DATA3:INSTD-LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);A,B:INSTD_LOGIC;Y:OUTSTD-LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0)……ARCHITECTUREARTOFMUX41IS20江苏科技大学电子信息学院电子设计自动化实验指导书SIGNALSEL:STD_LOGIC_VECTOR(1DO

6、WNTO0);BEGINSEL<=B&A;Y<=DATA0WHENSEL=”00”ELSEDATA1WHENSEL=”01”ELSEDATA2WHENSEL=”10”ELSEDATA3WHENSEL=”11”ELSE“0000”;ENDARCHITECTUREART;四、实验组织运行要求1、学生在进行实验前必须进行充分的预习，熟悉实验内容；2、学生拟定实验方案，编写完整的实验程序；3、学生严格遵守实验室的各项规章制度，注意人身和设备安全，配合和服从实验室人员管理；4、教师在学生实验过程中予以必要的辅导，帮助学生独立完成实验；5、采用开放运行方式，教师做适当讲解。五、实验条件1

7、、提供一台具有WINDOWS2000/XP操作系统的计算机；2、提供QuartusII软件开发环境。六、实验步骤1.前期准备，首先新建一个工作库目录文件夹，如F:/mywork，便于存储工程项目。此文件夹在后面操作中将被软件默认为工作库，不同的设计项目最好放在不同的文件夹中，同一工程的所有文件必须放在同一文件夹中。再双击桌面图标“QuartusII7.2”进入QuartusII软件用户界面。2.编辑设计文件（VHDL文本输入法）选择File

8、New，在New窗口中的DeviceDesignFiles中选