EDA实验指导书(2015)

1、实验一 半加器的设计一、 实验目的1、掌握简单组合电路的设计；2、掌握CASE语句的应用方法；3、掌握真值表到VHDL的综合；4、熟练掌握MAXPLUS II的使用。二、实验内容1、熟练软件基本操作，完成半加器的设计；2、正确设置仿真激励信号，全面检测设计逻辑；三、实验原理1、半加器的设计半加器只考虑了两个加数本身，没有考虑由低位来的进位。半加器真值表：被加数A 加数B 和数S 进位数C 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1半加器逻辑表达式：；2、利用CASE语句进行半加器的设计3、将生成的半加器生成元件四、实验步骤1、完成半加器设计。2、完成VHDL半加器设计与仿真

2、（记录仿真波形）。3、生成半加器元件。五、思考题： 1、怎样自建元件？自建元件的调用要注意什么？实验二 全加器的设计二、 实验目的1、掌握图形的设计方式；2、掌握自建元件及调用自建元件的方法；3、熟练掌握MAXPLUS II的使用。二、实验内容1、熟练软件基本操作，完成全加器的设计；2、正确设置仿真激励信号，全面检测设计逻辑；三、实验原理1、全加器的设计全加器除考虑两个加数外，还考虑了低位的进位。全加器真值表： 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1全加器逻辑表达式：；2、利

3、用半加器元件完成全加器的设计图形方式（其中HADDER为半加器元件）四、实验步骤1、完成图形全加器设计。2、完成VHDL全加器设计与仿真（记录仿真波形）。3、利用半加器元件进行图形的全加器设计。五、思考题： 1、怎样自建元件？自建元件的调用要注意什么？附加自选实验 二位加法计数器的设计一、实验目的 1、掌握二位加法计数器的原理；2、掌握二位加法计数器的VHDL描述。3、深入理解VHDL中元件例化的意义。二、实验内容1、完成带进位功能二位加法计数器的VHDL设计；2、正确设置仿真激励信号，全面检测设计逻辑；3、综合下载，进行硬件电路测试。三、实验原理1、二位加法计数器中使用了矢量类型的数据，用来

4、表示计数的数值。2、元件的例化就是元件的调用，是层次化设计的基础。具体设计程序由学生自己完成。四、实验步骤1、了解二位加法计数器的工作原理。2、用VHDL文本方式设计二位加法计数器。3、进行二位加法计数器的设计仿真（记录仿真波形）。4、进行二位加法计数器的设计下载与测试。五、思考题 1、怎样设计“减法”计数器？2、进位信号的设置应注意什么？实验三 十进制计数器的设计一、实验目的1、掌握流程控制语句（IF语句和CASE语句）的使用。；2、掌握计数器进制的设置原理。3、熟练掌握矢量类型数据与进程语句的使用。4、掌握IF语句的嵌套使用方法，二、实验内容1、完成多功能十进制加法计数器的VHDL设计。2

5、、正确设置仿真激励信号，全面检测设计逻辑。3、综合下载，进行硬件电路测试。三、实验说明十进制计数器的VHDL设计的关键在于计数位宽的设置与进制的设置，通常应具有以下功能：清零、使能、向高位进位。要注意进位信号的处理，进位信号的脉宽处理与产生时间处理。四、实验步骤1、了解十进制计数器的工作原理。2、用VHDL文本方式设计十进制加法计数器。3、进行十进制加法计数器的设计仿真（记录仿真波形）。4、进行十进制加法计数器的设计下载与测试。五、实验报告要求及思考题：1、进制数与计数最大值的关系是什么？2、能否设计出可改变参数的通用的计数器？怎样设计？实验四 八位双向移位寄存器的设计一、实验目的 1、掌握八

6、位双向移位寄存器的基本原理。2、掌握八位双向移位寄存器的VHDL描述。 二、实验内容1、完成八位双向移位寄存器的VHDL设计；2、正确设置仿真激励信号，全面检测设计逻辑；3、综合下载，进行硬件电路测试。三、实验原理八位双向移位寄存器具有数据左移、右移和预置数功能。其输出Q和置数输入DATA为八位口；方式控制输入MODE为2位口。SL_IN，SR_IN分别为左移输入和右移输入；CLK为时钟信号（输入）；RESET为复位信号（输入，高电平有效）。四、实验步骤1、了解八位双向移位寄存器的工作原理。2、用VHDL文本方式设计八位双向移位寄存器。3、进行八位双向移位寄存器的设计仿真（记录仿真波形）。4、

7、进行八位双向移位寄存器的设计下载与测试五、实验报告要求及思考题 1、八位双向移位寄存器的外部引脚在测试时应怎样连接？实验五 数控分频器一、实验目的1、学会数控分频器的设计、分析和测试方法；2、根据仿真结果分析设计的优缺点。二、实验原理 数控分频器的功能就是当输入端给定不同输入数据时，将对输入的时钟信号有不同的分频比。三、实验内容1、用VHDL语言写出源程序，输入不同的CLK和预置值D，仿出时序波形；2、通过编译仿真、波形分析来验证设计；3、下载验证(用示波器)。四、实验报告要求1、写出数控分频器源程序； 2、分析设计和仿真结果；3、详细叙述数控分频器的工作原理。五、思考题 1、如何利用2个上述

8、所设计的模块来设计一个电路，使其输出方波的正负脉冲的宽度分别由两个8位输入数据控制？实验六 计数译码显示电路的设计一、实验目的 1、掌握译码电路的设计原理。2、掌握静态显示和动态显示电路的原理。3、熟练多进程的VHDL程序设计。二、实验内容1、完成七段译码器的VHDL设计。2、完成静态和动态显示电路的VHDL设计。3、正确设置仿真激励信号，全面检测设计逻辑。4、综合下载，进行硬件电路测试。三、实验原理LED显示电路分为静态方式与动态方式两种。静态方式显示电路的设计比较简单，只需完成七段译码器的设计。动态方式显示电路除了要完成七段译码器的设计外，还要进行扫描模块的设计。动态扫描模块要能够输出位选

9、信号和相应的待译码值。四、实验步骤1、了解静态和动态显示电路的工作原理。2、完成静态显示电路的方案设计和七段译码器的VHDL设计。3、完成动态扫描模块的VHDL设计。4、利用七段译码器和动态扫描模块完成动态显示电路的设计。5、进行设计仿真与下载测试。五、思考题 1、静态显示与动态显示的区别是什么？ 2、动态扫描的时钟频率应怎样设置？附加实验 数码扫描显示电路设计一、实验目的1、学会数码扫描显示电路的设计；2、掌握数码扫描显示电路的分析和测试方法；3、根据仿真结果分析设计的优缺点。二、实验原理 电路有8个数码扫描显示电路，每个数码管的8个段h、g、f、e、d、c、b、a都分别连在一起，通过选通信

10、号选择数码管，被选择的数码管显示数据，其余关闭，8个选通信号独立工作，可以使得8个数码管同时显示，在段信号输入口加上希望在该对应数码管上显示的数据，从而显示。三、实验内容1、用VHDL语言写出源程序，仿出时序波形；2、通过编译仿真、波形分析来验证设计；四、实验报告要求1、写出数码扫描显示电路源程序；2、分析设计和仿真结果；3、详细叙述数码扫描显示电路的工作原理。附加实验LPM应用一、实验目的 1、掌握LPM中RAM、ROM等模块参数的设置方法。2、掌握LPM模块的设计、应用方法。二、实验内容1、完成基于ROM的4位乘法器设计的设计。2、正确设置ROM的参数。3、正确设置仿真激励信号，全面检测设

11、计逻辑。4、综合下载，进行硬件电路测试。三、实验原理LPM即是参数可设置模块库，这些可以以图形或硬件语言模块形式方便调用的宏功能块，使得基于EDA技术的电子设计的效率和可靠性有了很大的提高。硬件乘法器的设计方法有很多，但相比之下，由高速ROM构成的乘法表达方式的乘法器的运算速度最快。四、实验步骤1、调用LPM下LPM_ROM模块。2、参数设置，其中地址位宽LPM_WIDTH为8，地址线位宽LPM_WIDTHAD也为8，地址输入由时钟inclock的上升沿来控制，即令LPM_ADDRESS_CONTROL=”REGISTERED”,输出为非寄存方式，即：LPM_OUTDATA=”UNREGIST

12、ERED”,最后为ROM配置乘法表数据文件。3、完成ROM中的数据配制。4、进行设计仿真与下载测试。五、思考题 1、如何文本进行调用LPM模块？附加实验 优化设计一、实验目的l、熟悉状态机(Moore型)的工作原理；2、用VHDL语言设计状态机电路；3、学会使用状态机设计电路。二、实验原理Moore型状态机的输出与状态有关而与输入无关，如以下图所示：若目前处于S0时，输入为0则状态机将维持状态0不变；若输入为l则下个状态将改变为Sl，但不论输入是什么，此时输出均为0。三、实验内容1、用VHDL语言写出源程序。2、通过编译仿真、波形分析来验证设计；四、实验报告要求1、写出状态机的VHDL源程序；

13、2、详细叙述状态机的工作原理；3、画出工作时序波形图。五、思考题 1、状态机两种描述方式的区别？ 2、MEALY和MOORE的描述有何不同？附加实验 多路选择器一、实验目的1熟练掌握多路选择器的设计方法；2用VHDL语言中不同的语句来描述。二、实验原理 四选一多路选择器的原理如下图及下表，由Sl， S0来选择d0 ，dl ，d2 ，d3的信号，并使其能在Q上输出。S1S0Q00d 001d 110d 211d 3XX0三、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。四、实验报告要求l、写出几种不同的VHDL源程序；2、画出电路的时序仿真波形；3、分析不同VHDL语句的优劣；4、写出设计心得体会。五、思考题： 1、如何设计一个3选1的选择器？ 附加实验JK触发器的设计一、实验目的 1、掌握JK触发器的原理；2、掌握JK触发器的VHDL描述;3、掌握VHDL中信号的特性与使用方法。二、实验内容1、完成JK触发器的VHDL设计；2、正确设置仿真激励信号，全面检测设计逻辑；3、综合下载，进行硬