南昌大学数字电路与逻辑设计第8章课件

1、第8章 时序电路的仿真与自动化设计 8.1 用宏模块设计12进制计数器 8.1.1 建立工程并编辑电路原理图 图8-1 十二进制加法计数器进位测试电路 图8-2 74161真值表 8.1.2 时序仿真与进位信号评估 图8-3 图8-1电路的时序仿真波形 8.1.2 时序仿真与进位信号评估 图8-4 将进位输出与清0端相接 图8-5 图8-4电路的时序仿真波形 8.1.3 进位控制电路改进 图8-8 十二进制加法计数器 图8-9 图8-8电路的时序仿真波形 8.1.3 进位控制电路改进 图8-10 控制同步加载端的计数器电路 图8-11 图8-10电路的时序仿真波形 8.2 基于一般模型的任意进

2、制计数器设计 8.2.1 基于一般模型的10进制计数器设计 图8-14 十进制计数器电路原理图 8.2.1 基于一般模型的10进制计数器设计 图8-15 元件CNT10的CASE语句表述 8.2.1 基于一般模型的10进制计数器设计 图8-16 计数器资源使用报告 8.2.1 基于一般模型的10进制计数器设计 图8-19 计数器时序分析情况 8.2.2 含自启动电路的10进制计数器的设计 图8-20 CNT10的另两种数据表述方式 图8-21 资源占用报告 8.3 任意进制异步控制型计数器设计 图8-23 另一种形式的计数器电路结构 8.3 任意进制异步控制型计数器设计 图8-24 CNT4B

3、IT数据描述 图8-25 元件COMP2的HDL描述 8.3 任意进制异步控制型计数器设计 图8-26 图8-23电路的时序仿真波形 8.4 四位同步自动预置型计数器设计 图8-27 4位同步可预置式N（N小于等于16）进制计数器 8.4 四位同步自动预置型计数器设计 图8-28 元件MUX4的CASE语句描述 8.4 四位同步自动预置型计数器设计 图8-29 图8-27电路的时序仿真波形（进位含毛刺脉冲） 8.5 基于LPM宏模块的计数器设计 图8-32 定制新的宏功能块 图8-33 选择LPM宏功能模块图8-35 选择计数模式和时钟控制方式 图8-36 选择各种同步、异步控制端 图8-37

4、 调入以设定好参数的LPM宏功能块元件 图8-38 编辑信号输入口，以待测试 图8-39 LPM计数器时序仿真波形 8.6 步进电机控制电路设计 8.6.1 步进电机原理简介 图8-40 步进电机控制模型 8.6.1 步进电机原理简介 图8-41 步进电机控制时序 8.6.2 步进电机单向旋转控制电路设计 图8-42 步进电机单转向控制电路 8.6.2 步进电机单向旋转控制电路设计 图8-43 MOTL模块程序 图8-44 状态机流程图 000110118.6.2 步进电机单向旋转控制电路设计 图8-45 图8-42电路时序仿真波形 8.6.2 步进电机单向旋转控制电路设计 图8-46 输出信

5、号被CLK下降沿锁存的控制电路 8.6.2 步进电机单向旋转控制电路设计 图8-47 状态机输出被锁存后的时序仿真波形 8.6.3 步进电机双向旋转控制电路设计 图8-48 步进电机双向转动控制电路 8.6.3 步进电机双向旋转控制电路设计 图8-49 元件MOTR程序 8.6.3 步进电机双向旋转控制电路设计 图8-50 元件MUX2程序 8.6.3 步进电机双向旋转控制电路设计 图8-51 电路图8-48的时序仿真波形 8.6.3 步进电机双向旋转控制电路设计 图8-52 步进电机双向转动控制简化电路 8.6.3 步进电机双向旋转控制电路设计 图8-53 元件MOTRL 8.7 模型电饭煲

6、状态机控制电路设计 1. 状态机输入信号定义 （1）SW：电饭煲启动信号。（2）B0：电饭煲煮沸信号。（3）T1：高温保持定时器启动信号。（4）T0：次高温保持定时器启动信号。 2. 状态机输出信号定义： （1）BL：煮沸控制信号。BL=1，打开煮沸电子开关；BL=0，关闭此开关；（2）LF：LF=1，打开高温保持电子开关，此时高温保持定时器自动启动。LF=0，关闭高温保持电子开关。（3）SF：SF=1，打开次高温保持电子开关，此时次高温保持定时器自动启动。SF=0，关闭次高温保持电子开关。 3. 状态机控制流程确定 ST6ST7ST0ST1ST2ST3ST4ST5SW0=0B0=1T1=1T

7、1=0图8-54 电饭煲控制状态流程图 4. 状态机电路及状态机转换真值表对应的程序设计 图8-55 电饭煲控制电路4. 状态机电路及状态机转换真值表对应的程序设计 图8-56 元件DFB程序 5. 状态机电路的仿真测试 图8-57 图8-55电路的时序仿真波形5. 状态机电路的仿真测试 图8-58 RTL电路图观察选择菜单 8.8 序列检测器状态机设计 图8-59 序列检测器电路 8.8 序列检测器状态机设计 图8-60 组合电路模块SCHK状态转换CASE语句表述文件 8.8 序列检测器状态机设计 图8-61 图8-59电路的时序仿真波形 实 验 8-1用宏模块设计12进制计数器根据8.1

8、节，首先用74161模块设计一个12进制加法计数器，并注意计数的可行性和可靠性考察；然后根据图8-12设计一个数控分频器。利用QuartusII创建工程，绘制电路图，全程编译，时序仿真，并根据仿真波形作说明，引脚锁定编译，下载FPGA中，在实验系统上硬件验证。完成实验报告。8-2基于一般模型的十进制计数器设计根据8.2节，设计一个基于一般模型的十进制加法计数器，注意计数器的自启动问题。利用QuartusII创建工程，绘制电路图，全程编译，时序仿真，并根据仿真波形作说明，引脚锁定编译，下载于FPGA中，在实验系统上硬件验证。完成实验报告。8-3任意进制异步控制型计数器设计根据8.3节，设计一个任

9、意进制异步控制型计数器。利用QuartusII创建工程，时序仿真，并根据仿真波形作说明；引脚锁定编译，下载FPGA中，在实验系统上硬件验证。完成实验报告。 实 验 8-48位同步自动预置型数控分频率器设计根据8.4节，完成8位同步自动预置型数控分频器的设计。利用QuartusII创建工程、时序仿真、并根据仿真波形作说明；引脚锁定编译，下载FPGA中，在实验系统上硬件验证。完成实验报告。8-5基于LPM的16位可逆计数器设计根据8.5节，完成基于LPM_COUNTER的16位可逆可预置型计数器设计。利用QuartusII创建工程、时序仿真、并根据仿真波形作说明；引脚锁定编译，下载FPGA中，在实

10、验系统上硬件验证。完成实验报告。8-6双向旋转可控型4相步进电机控制电路设计根据8.6节，利用状态机完成双向旋转可控型4相步进电机控制电路设计。（1）按照单4拍方式驱动步进电机；（2）按照4相8拍方式驱动步进电机。利用QuartusII创建工程、时序仿真、并根据仿真波形作说明；引脚锁定编译，下载FPGA中，在实验系统上硬件验证。完成实验报告。 实 验 8-7模型电饭煲控制电路设计（1）根据8.7节，利用状态机完成模型电饭煲控制电路设计。（2）设计一个洗衣机控制电路，洗衣机控制条件和状态条件自行设定。（3）设计一个4层电梯控制电路，电梯控制条件和状态条件自行设定。利用QuartusII创建工程、时序仿真、并根据仿真波形详细说明控制电路的工作流程；引脚锁定编译，下载FPGA中，在实验系统上硬件验证。完成实验报告。8-8设计一个