数字系统设计实验计划

广西师范大学电子工程学院EDA数字系统设计实验计划广西师范大学电子工程学院EDA工程实验中心实验总要求每次实验前必须预先完成相关代码编写(可以写在作业本上或带电子版)。老师检查登记后并计入成绩；实验进度由个人自己掌握。进度快的同学可以更早的进入第二部分实验内容；每次实验都不能缺席和迟到。实验一加法器设计试验要求：1、用原理图方式设计一个一位全加器,并熟悉功能仿真和时序仿真以及QuartusII软件的基本使用；2、熟悉实验箱的配置和芯片管脚配置以及程序配置；3、分别用结构描述方式和功能描述方式实现一位全加器的功能；图1一位全加器原理图4、设计一个4位的全加器电路模块,设计要求：①可以考虑由4个1位的全加器电路组成一个4位的全加器电路，请用分层次的电路设计方法(课题一的模块例化)对其逻辑功能进行描述；直接用单模块(顶层模块)完成,可以考虑将来可变线宽方便扩展到更多位；可以用行为级描述语言来实现四位全加器（四位全加器设计要有低位进位信号以及复位信号，当复位信号动作时，将计算的结果以及进位输出都要清零）实验二计数器设计试验要求：1、用硬件描述语言描述一个计数器,计数的初值为0，计数的最大值为99；2、要求设置一个复位按键，当有复位信号时，将计数的值重新清零；3、要求设置一个启动/停止按键，当按键为高电平时，将开始计数，当按键为低电平时，计数的值将停止，保持当前值不变；4、计数值的输出要用两位数码管显示。发挥部分要求：1、设计一个可加/减的计数按键，当可加/减的计数按键为高电平时，将进行加计数，反之将进行减计数。实验三流水灯设计试验要求：1、用硬件描述语言描述流水灯控制，所控制的LED灯不少于8个；2、要求每1秒钟LED等变化一次，首先是从左到右，逐个点亮8个LED灯，然后要从右到左逐个点亮LED；2、要求设置一个启动/停止按键，当按键为高电平时，将开始流水灯，当按键为低电平时，流水灯将停止，保持当前状态不变；发挥部分要求：1、设计计时器，实时显示流水灯工作的时间，以秒为单位。实验四设计一个多分频输出模块试验要求：1、用硬件描述语言描述把输入的高频率时钟(例如系统时钟为50MHz)分频到(近似)1Hz的频率；2、要求有2分频、4分频、16分频输出。同时给出3种输出的分频信号。用一个模块完成；发挥部分要求：1、设计一个实现奇数次分频，例如7分频输出模块。实验五数码管的动态扫描显示试验要求：1、用硬件描述语言描述控制四位数码管的动态显示；2、高两位数码管显示分钟，低两位显示秒钟；3、要求开始/停止计时按键、复位按键。具体功能说明请见下表；resetStart/stop功能0X计时值清零10停止计时11开始计时发挥部分要求：1、要求通过外部按键输入，改变计时时间的初始值。例如：计时开始，将在设定的计时初始值基础上进行开始。实验六用移位相加的方式来实现四位的乘法器移位相加的方式来实现乘法原理：乘法通过逐项移位相加原理来实现，从被乘数的最低位开始，若为1，则乘数左移后与上一次的和相加；若为0，左移后以全零相加，直至被乘数的最高位。试验要求：1、用硬件描述语言设计用移位相加的方式来实现四位的乘法器；2、乘数与被乘数都是四位二进制数，积要用三位数码管来显示（可以用动态扫描方式，也可以用静态方式显示）；3、要求设置复位按键，当复位信号有效时，将结果清零：发挥部分要求：1、用移位相加的方式实现8位硬件乘法器电路设计。实验七设计一个二进制序列检测器试验要求：1、用硬件描述语言设计一个二进制序列检测电路，当输入有连续“1011”出现时有输出为‘1’，否则为‘2、用状态机实现此时序逻辑电路。编写程序模块；3、该序列的状态转移图如下所示：idleidlefirstsecond输出‘1’1011third1000发挥部分要求：1、设计一个8位的序列检测器，检测的二进制序列为“1101_0101”，如果检测到该序列则结果输出‘1’，否则输出‘实验八交通灯控制器的设计试验要求：1、设计一个十字路口交通管理信号灯控制电路。其中S为支干道传感器发出请求信号，平时处于“主干道绿灯、支干道红灯”的状态。2、一般情况下，保持主干道畅通，主干道绿灯亮、支干道红灯亮，并且主干道绿灯亮的时间不得少于60秒。3、当主干道通行时间满60后,若支干道有车，则主干道红灯亮、支干道绿灯亮，但支干道绿灯亮的时间不得超过30秒。主干道红灯、支干道黄灯，主干道黄灯、支干道红灯的状态转换持续时间为5秒。4、两个通道都在各亮灯期间分别进行倒计时，并分别将运行时间用数码管显示出来。5、完成编程实现和实验验证。写出设计性实验报告，并打印各层次的源文件和仿真波形，然后作简要说明。发挥部分要求：考虑如何改变通行时间60/20秒的时间设定值以应付上下班的峰值交通流量，(通行时间手动设置/随时钟改变设置值…….)。实验九四位十进制频率计设计四位十进制频率计原理：根据频率的定义和频率测量的基本原理，测定信号的频率必须有一个脉宽为1秒的对输入信号脉冲计数允许的信号；1秒计数结束后，计数值锁入锁存器的锁存信号和为下一测频计数周期作准备的计数器清0信号。试验要求：如果目标器件是EP1K30，建议选实验电路模式0，4个数码管（数码4-1：PIO31-PIO16）显示测频输出；待测频率输入FIN由clock0输入，频率可选4Hz、256HZ...或更高；1HZ测频控制信号F1HZ可由clock2输入（用电路帽选选1Hz）。检测到的频率值要用四位数码管来显示，并用十进制形式来表示（可以用静态显示方式，也可以用动态扫描方式来显示）；要求设