国脉信息学院可编程逻辑实验指导书

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1、可编程逻辑器件实验一皋于QUARTUSII1位全加器原理图设计3实验二多路选择器设计7实验三基本触发器的设计10实验四八位七段数码管动态显示电路的设计13实验五数控分频器的设计16实验计-一基于VHDL的表决器的设计18实验一基于QUARTUSII的全加器的设计一.实验目的1、通过-•位的全加器的设计，掌握组合逻辑电路的设计方法。2、初步了解QUARTUSTT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、实验原理全加器除考虑两个加数外，还考虑了低位的进位。输入端有3个，分别为加数、被加数与低位进位；输入端有2个，分别为和耳进位。其真值表如表1・1所示AiBiCiSi

2、c0000000110010100110110010101011100111111衣1-11位全加器的真值衣三、实验内容在本实验中，用三个按键开关来表示1位全加器的三个输入（Ai、Bi、Ci）；用二个LED來表示1位全加器的二个输出（Si,C）o通过输入不同的值来观察输入的结果与1位全加器的真值表（表1-1）是否一致。该实验箱属于多种复用实验箱，可通过模式选择进行控制，不同的模式，如果同个按键，可能功能不一样，所以每次实验必须先预设模式。“模式选择键”：按动该键能使实验板产生12种不同的实验电路结构。本次实验的模式选择到“6”（红色数码管上显示）。信号名称实验箱上对应的元器件对应FP

3、GA管脚名Ai键311Bi键432Ci键533表1-2按键开关与EPGA管脚连接表LED灯与FPGA的接口电路如图1-1所示,当FPGA与其对应的端口为高电平.・八/——j

4、l时LED就会发光，反ZLED灯灭。其与FPGA对应的管脚连接如表1-3所示。FPGA74HC245图1-1LED灯与FPGA接口电路信号名称实验箱上对应的元器件对应FPGA管脚名SiLEDDI39CLEDD240表1-3LED灯与FPGA管脚连接表四、实验步骤1、打开QUARTUSII软件，新建一个工程。2、在创建好设计工程后，选择File>NEW…菜单，出现图1・9所示的新建设计文件类型选择窗口。这里我们以建

5、立图形设计文件为例进行说明，其它设计输入方法与Z基木相同图2・2新建设计文件选择窗口2）在New对话框（图1-2）中选择DeviceDesignFiles页下的BlockDiagram/SchematicFile,点击OK按钮，打开图形编辑器对话框，如图2・3所示。图屮标明了常川的每个按钮的功能。图1-2原理图编辑窗口1、按照实验原理和口己的想法，在原理图编辑窗口绘制原理图。2、编写完原理图后，保存起来。3、对自C编写的原理图进行编译并仿真，对程序的错误进行修改。4、编译仿真无误后，依照按键开关、LED与FPGA的管脚连接表（表1・1、表1-2）或参照附录进行管脚分配，表2-1是示例

6、程序的管脚分配衣。分配完成后，再进行全编译一次，以使管脚分配生效。5、用下载电缆通过JTAG口将对应的sof文件加载到FPGA屮。观察实验结果是否为自己的编程思想一致。五、实验现象与结果当设计文件加载到目标器件后，按按键开关，LED会按照实验原理中的真值表输入一一•对应的亮或者灭。六、实验报告1、绘出仿真波形，并作说明。2、进一步熟悉QL'ARTUSTT软件。3、将实验原理、设计过程、编译仿真波形和分析结果、硬件测试结果记录下來。实验二多路选择器的设计实验目的1、进一步熟悉QUARTUSII软件的使用方法和VHDL输入的全过程。2、进一步掌握实验系统的使用。二、实验原理四选一多路选择

7、器的原理如下图及下表，由SI,SO來选择do,dl,d2,d3的信号,并使其能在Q上输出。S1soQ00dO01d110d211d3三、实验内容1、用VHDL语言的不同语句分别描述任务选择器，并通过编译仿真比较不同语句描述的区别。2、通过仿真下载并通过硬件验证实验结果。1、打开QUARTUS11软件，新建一个工程。2、建完工程Z后，再新建一个VHDLFile。新建一个VHDL文件的过稈如下：1）选择QUARTUSII软件中的File>New命令，出现New对话框。如图2-2所示。DeviceDesignFiles

8、SoftwareFiles

9、OtherFiles

10、AHDLFileBl

11、ockDiagram/SchematicFileEDIFFileSOPCBuilderSystemVerilogHDLFileVHDLFileOK

12、Cancel图2・1新建设计文件选择窗口2）在New对话框（图2-1）屮选择DeviceDesignFiles页卜的VHDLFile,点击OK按钮，打开VHDL编辑器对话框，如图2-2所示。<73bcVhdl2.vhd

13、11图2-2VHDL编辑樹口1、按照实验原理和自己的想法，在VHDL编辑窗口编写VHDL程序