[工学]数字系统设计实验实例

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1、数字系统设计实验指导书目录目录目录II第一章EDA实验板介绍1II数字系统设计实验指导书目录第二章基于QuartusII的数字系统设计42.1基于QuartusII的数字系统设计流程42.2QuartusII软件使用介绍5第三章实验内容283.1设计性实验28实验一、数字频率计的设计28实验二、PCM基群帧同步检测电路设计与实现29实验三、FIR滤波器的设计30实验四、自动销售机的设计32实验五：数字密码锁设计333.2综合性实验35实验一多功能秒表设计35实验二、红外遥控接系统设计36附录38E

2、DA实验板顶层图38EDA实验板底层图39EDA实验板原理图40下载线原理图45II数字系统设计实验指导书第一章EDA实验板介绍第一章EDA实验板介绍为配合设计性实验和综合性实验的顺利开展，华南理工大学自主开发了EDA实验平台，如图1-1所示。该平台选用了Altera公司的CYCLONE1系列的EP1C6Q240C8为基本配置，一上电就可以工作，无需其他芯片配合。该平台硬件资源丰富，主要包括电源稳压电路、流水灯、键盘、50M频率的晶振、4位七段数码管、FLASH、sdram、蜂鸣器、、USB接口、

3、ps2接口、拨码开关等，各模块电路独立工作，可通过跳线设置是否与芯片连接。此外，可以外接配套的电平开关转接板，扩充1到16路电平拨码开关，为芯片的任意管脚输入高低电平。该实验平台配置灵活，能够完成多种实验和课程设计。在实验的过程中，读者可以根据条件选择合适的硬件平台，书中第三章基础实验在进行管脚配置的时候是根据图1-1设定的，对于不同的实验平台，读者可以作出相应的修改。45数字系统设计实验指导书第一章EDA实验板介绍图1-1EDA实验平台顶层PCBEDA实验版功能模块分布如图1-2，读者可以根据本

4、EDA实验版的功能结合配套资料进行FPGA的实验开发。45数字系统设计实验指导书第一章EDA实验板介绍PS2接口USB接口SCUTJTAG下载口电源稳压电路按键EPCS下载流水灯RS232接口VGA接口EP1C6Q240C8四个八段数码管四个八段数码管红外适配器蜂鸣器图1-2EDA实验版结构框图EDA实验版的具体原理图，管脚配置关系见附件。45数字系统设计实验指导书第二章基于QuartusII的数字系统设计第二章基于QuartusII的数字系统设计2.1基于QuartusII的数字系统设计流程Al

5、teraQuartus®II设计软件提供完整的多平台设计环境，能够直接满足特定设计需要，为可编程芯片系统(SOPC)提供全面的设计环境。QuartusII软件含有FPGA和CPLD设计所有阶段的解决方案。QuartusII的开发流程如图2-1所示。图2-1QuartusII的开发流程图2-1中的流程：设计输入->综合->布线布局->时序分析->仿真->编程配置，在QuartusII中综合、布线布局、时序分析都包含在编译中，也就是在点击StartCompilication后，软件会自动完成这三部分的

6、功能。设计输入一般有文本输入、图形输入、网表输入等几种方法，仿真之前需要编辑好输入信号激励文件，编程配置则需要根据开发板的说明书来对系统的输入输出管脚进行配置。45数字系统设计实验指导书第二章基于QuartusII的数字系统设计此外，QuartusII软件为设计流程的每个阶段提供QuartusII图形用户界面、EDA工具界面以及命令行界面。可以在整个流程中只使用这些界面中的一个，也可以在设计流程的不同阶段使用不同界面。2.2QuartusII软件使用介绍QuartusII软件可以完成设计流程的所有

7、阶段。它是一个全面的、易于使用的独立解决方案。图2-2显示QuartusII图形用户界面为设计流程每个阶段所提供的功能。图2-2QuartusII图形用户界面的功能45数字系统设计实验指导书第二章基于QuartusII的数字系统设计下面就以一个例子来详细介绍QuartusII软件的使用流程，包括设计输入、编译、仿真、管脚配置、下载编程。我们设计的例子是一个十六进制计数器，并要求用七段数码管进行显示计数值。其步骤如下：1．建立工程1）启动QuartusII软件后，就会出现如图2-3所示的用户图形界面

8、。图2-3用户图形界面2）使用NewProjectWizard(File菜单)或quartus_map可执行文件建立新工程。建立新工程时，指定工程工作目录，分配工程名称，指定顶层设计实体的名称。在用户图形界面点击File菜单，在File下拉菜单中点击NewProjectWizard，如图2-4所示。点击NewProjectWizard后，出现如图2-5所示的界面。45数字系统设计实验指导书第二章基于QuartusII的数字系统设计图2-4点击File下拉菜单中的NewProject