EDA实验报告DOCword文档良心出品.docx
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EDA实验报告DOCword文档良心出品
西华大学实验报告（理工类）
开课学院及实验室：
电气与电子信息信息学院实验时间：
年月日
学生姓名
学号
成绩
学生所在学院
电气与电子信息学院
年级/专业/班
课程名称
EDA技术
课程代码
106001589
实验项目名称
实验一、QuartusII软件使用初步与简单组合电路的设计
项目代码
指导教师
林竞力
项目学分
一、实验目的
1．熟习QuartusII软件的使用；
2.掌握用原理图输入法和硬件描述语言（VerilogHDL）两种方法来设计逻辑电路；
3.对设计电路作硬件验证；
二、实验原理
1.用原理图输入法来设计一个半加器电路
参照图1-1（P57）来完成一个半加器电路的设计，其中a、b为一位的加数与被加数信号，he、jw分别为和与进位信号。
存盘仿真后，观察仿真波形，并用硬件验证电路的功能。
图1-1半加器电路原理图
2.QuartusII软件目前版本已达到10.0以上，但对于初学者来说采用6.0或7.1版本最为适合。
6.0与7.1版本相比更稳定，因此本实验采用QuartusII6.0，而7.1版本界面与6.0非常相似，学会6.0版本的使用也就学会了7.1版本的使用。
3.QuartusII软件设计电路流程：
（1）新建一个工程：
每设计一个电路就必须新建一个工程!
所有的设计文件都装在工程目录中，并由软件管理。
（2）设计输入：
告诉软件你要设计的电路是什么。
A．原理图设计方法-----用原理图编辑器画出电路图。
B．本文输入-----用文本编辑器采用硬件语言描述电路（电路主流设计方式）。
（3）编译
将设计电路的功能与PLD芯片结合，并提取出仿真所需的时序参数。
（4）仿真
软件验证电路功能是否实现。
（5）编程、配置与硬件测试
用下载电缆完成器件的编程与配置，做硬件测试。
原理图输入法设计半加器电路与描述语言设计3-8译码器区别在于流程的第二步设计输入。
三、实验设备、仪器及材料
电脑、EDA软件（QuartusII）、实验箱、下载电缆、连接导线。
四、实验步骤（按照实际操作过程）
（一）用原理图输入法完成半加器的设计步骤：
1.新建一个工程：
（必须完成这一步骤）
（1）进入Windows操作系统，双击QuartusII图标，启动软件。
（2）单击File\NewProjectWizard菜单，出现对话框点击next。
在界面中相应位置中输入文件名路径与设计工程的名字，最后点击finish，完成设计工程建立。
（3）在点击Assignment\Device菜单，出现如下对话框，点击选择器件（本设计选用EPF10K10）。
2.在原理图设计输入
（1）点击菜单File\New，选择BlockDiagram/SchematicFile，点OK，启动原理图编辑器。
（2）画出半加器原理图
a.在原理图空白处双击，会出现元件选择对话框，在name处输入元件名，点OK完成元件放置。
依次放置1个两输入端与门（and2）、1个异或门（xor）2个输入端口（input）、1个输出端口（output）在原理图上；
b.添加连线到器件的管脚上把鼠标移到元件引脚附近，则鼠标光标自动由箭头变为十字，按住鼠标右键拖动，即可画出连线,参照图1-1连好相应元件的输入、输出脚。
c.更改信号名
双点输入、输出管脚，在对话框中改信号名
d.保存原理图
单击保存按钮，以默认名保存。
3．编译
（1）点击菜单栏上红色箭头所指的工具图标，完成编译。
（2）锁定管脚再编译
点击Assignment\Pins菜单。
从图中可以看到信号a,b,he,jw，这些信号在硬件测试之前，必须与管脚锁定。
以锁定a信号管脚为例，双击a信号对应Location一栏，出现IO管脚选择列，选择PIN_16。
信号a就被锁在了芯片第16管脚上了。
按一样的方法将b，he，jw锁在空闲的IO口上。
信号锁定到管脚要生效，必须再按
（1）步骤重新编译一次。
4．仿真
（1）编译没有错误后进行仿真。
点击File\New菜单。
选择otherfiles中的vectorwaveformfile。
画出输入波形，执行仿真命令，启动仿真并观察仿真波形，进行设计电路的功能验证。
（2）双击空白处，弹出对话框，单击NodeFinder。
（3）按图依次操作选择信号
（4）按图操作画出信号输入波形
5．硬件测试
在教师指导下接好下载电缆，连好拔码开关与LED灯，验证电路功能。
（二）用VerilogHDL语言完成3-8译码器的设计步骤（除文本输入外，其余步骤与上一个实验一致）：
（1）、运行QuartusII软件，先建立一个新的项目。
（2）、启动File\New菜单命令（如图1-21）;
（3）、选择veriloghdlfile，点击OK后，键入上面“二、实验内容
（2）”中的程序。
（4）、以默认文件名和路径保存。
（5）、参照原理图输入设计进行仿真，并观察仿真波形，以验证所设计电路的功能。
五、实验过程记录（数据、图表、计算等）
学生手写
六、实验结果分析及问题讨论
学生手写（谈谈使用原理图输入法和VerilogHDL语言设计两种方法的优劣心得。
2.谈谈PLD与专用芯片ASIC的最大区别。
）
西华大学实验报告（理工类）
开课学院及实验室：
电气与电子信息信息学院实验时间：
年月日
学生姓名
学号
成绩
学生所在学院
电气与电子信息学院
年级/专业/班
课程名称
EDA技术
课程代码
106001589
实验项目名称
实验二、8位移位寄存器的设计
项目代码
指导教师
林竞力
项目学分
一、实验目的
1．熟习QuartusII软件的使用；
2.掌握用原理图输入法和硬件描述语言（VerilogHDL）两种方法来设计逻辑电路；
3.通过电路的仿真和硬件验证，进一步了解8位移位寄存器功能。
二、实验原理
移位寄存器主要是将串行输入的数据依次移入到寄存中，可用于串行预置初值、串并转换等场合。
它主要在时钟作用下依次左移（或右移），通过非阻塞性过程赋值及for循环语句来实现。
难点在于理解移位寄存器的工作原理后，用VerilogHDL语言的for循环语句、非阻塞性过程赋值来设计该移位寄存器。
其难点是要仿真出移位寄存器的工作波形，然后通过观测仿真波形，来验证该移位寄存器的功能，并理解阻塞性过程赋值与非阻塞性过程赋值的区别。
三、实验设备、仪器及材料
电脑、EDA软件（QuartusII）、实验箱、下载电缆、连接导线。
四、实验步骤（按照实际操作过程）
用VerilogHDL语言设计移位寄存器的步骤：
（1）、运行QUARTUSII软件
（2）、启动File\New菜单命令（如图4-1）；
（3）、选择veriloghdlfile，点击OK后，键入上面“二、实验内容”中的程序；
（4）、在目录中存成shiter8.V文件，然后进行编译。
（5）、仿真设计文件
启动QuartusII\File\New菜单，选择otherfiles中的vectorwaveformfile。
以默认文件名存盘，执行仿真命令，启动仿真并观察仿真波形，并对设计电路的进行功能验证。
五、实验过程记录（数据、图表、计算等）
学生手写
六、实验结果分析及问题讨论
学生手写（试设计一下8位右移移位寄存器，并比较8位左移和右移移位寄存器不同点）
西华大学实验报告（理工类）
开课学院及实验室：
电气与电子信息信息学院实验时间：
年月日
学生姓名
学号
成绩
学生所在学院
电气与电子信息学院
年级/专业/班
课程名称
EDA技术
课程代码
106001589
实验项目名称
实验三、十进制加法计数器的设计
项目代码
指导教师
林竞力
项目学分
一、实验目的
1．熟习QuartusII软件的使用；
2.掌握用VerilogHDL硬件描述语言来设计基于混合电路的十进制加法计数器；
3.通过电路的仿真和硬件验证，进一步了解加法计数器的功能，并深入理解VerilogHDL语言中组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计。
二、实验原理
实验设计的加法计数器的计数范围为20―100，当clk计数脉冲输入端有上升沿时，计数值count_reg加1，再将count_reg加上20后输出到计数输出端count。
本实验技术重点在于理解用组合逻辑电路和时序逻辑电路共同设计20―100加法计数器，并用VerilogHDL硬件描述语言来设计该加法计数器；并熟练掌握持续赋值语句（assign）和过程赋值语句（always）的使用。
其难点是在于合理使用持续赋值语句和if语句使计数器计数初值为20，并且计数终值为100，然后通过观测仿真波形，来验证该加法计数器的功能。
三、实验设备、仪器及材料
电脑、EDA软件（QuartusII）、实验箱、下载电缆、连接导线。
四、实验步骤（按照实际操作过程）
用VerilogHDL语言设计20―100加法计数器的步骤：
（1）、运行QUARTUSII软件
（2）、启动File\New菜单命令，
（3）、选择veriloghdlfile，点击OK后，键入参考源程序程序；
（4）、存成couter.V文件，然后进行编译。
（5）、仿真设计文件
启动QuartusII\File\New菜单，选择otherfiles中的vectorwaveformfile。
在波形图中，设置计数脉冲输入clk时钟波形，并将波形文件以默认文件名存盘。
执行仿真命令，启动仿真并观察仿真波形，并对设计电路的进行功能验证。
五、实验过程记录（数据、图表、计算等）
学生手写
六、实验结果分析及问题讨论
学生手写（1.如要将设计的加法计数器改为减法计数器，该如何修改设计？
2.如要在所设计的加法计数器基础上增加一个进位位输出，又该如何修改设计？
）
西华大学实验报告（理工类）
开课学院及实验室：
电气与电子信息信息学院实验时间：
年月日
学生姓名
学号
成绩
学生所在学院
电气与电子信息学院
年级/专业/班
课程名称
EDA技术
课程代码
106001589
实验项目名称
实验四、基于LPM函数的加法电路设计
项目代码
指导教师
林竞力
项目学分
一、实验目的
1．熟习QuartusII软件的使用；
2.熟习使用LPM函数设计复杂的时序电路方法；
3.掌握锁定管脚、下载方法；
二、实验原理
在电路中调用LPM函数（又叫强函数），即参数化的电路功能模块。
QUARTUSII软件支持的LPM函数种类较多，这里主要使用有加减法功能的LPM_ADD_SUB函数（其原理框如图所示。
必须要设置好该LPM函数诸如加、减法控制器、其中一个加数是否为常数、数据宽度等参数，让其实现相应的功能。
设置方法正如前述试验方法一和方法二所述。
图4.1
三、实验设备、仪器及材料
电脑、EDA软件（QuartusII）、实验箱、下载电缆、连接导线。
四、实验步骤（按照实际操作过程）
用VerilogHDL语言设计四位加法器的步骤：
（1）、运行QUARTUSII软件
（2）、启动File\New菜单命令（如图4-1）；
（3）、选择veriloghdlfile，点击OK后，键入上面“二、实验内容”中的程序；
（4）、在目录中存成test_add.V文件，点击菜单assignment\device，EPF10KLC84-3器件（family中的Flex10k），选择然后进行编译。
（5）、仿真设计文件
启动QuartusII\File\New菜单，选择otherfiles中的vectorwaveformfile。
以默认文件名存盘，执行仿真命令，启动仿真并观察仿真波形，并对设计电路的进行功能验证。
（6）、锁定管脚、编程下载。
1）锁定管脚方法：
点击工具栏图标如图所示：
出现管脚锁定界面。
图4.2
管脚编辑过程如下：
图4.3
管脚锁定以后，重新编译一次。
注意：
芯片上有一些特定功能管脚，进行管脚编辑时一定要注意。
另外，在芯片选择中，如果选Auto，则不允许对管脚进行再分配。
2）、器件下载：
点击工具栏图标如图所示：
出现编程界面，点击hardwaresetup。
图4.4
选择正确的编程电缆线。
再点上图的Start完成编程下载。
注意：
如果不能正确下载，可点击AutoDetect按钮进行测试，查找原因，最后按OK退出。
五、实验过程记录（数据、图表、计算等）
学生手写
六、实验结果分析及问题讨论
学生手写（1、在仿真时rlt信号会出现毛刺，应如何消除该信号中的毛刺？
2、如要将该电路改为一个减法器，又该如何设计？
3、方法一与方法二的相互关系怎样？
）
西华大学实验报告（理工类）
开课学院及实验室：
电气与电子信息信息学院实验时间：
年月日
学生姓名
学号
成绩
学生所在学院
电气与电子信息学院
年级/专业/班
课程名称
EDA技术
课程代码
106001589
实验项目名称
实验五、深度为4的8位RAM设计
项目代码
指导教师
林竞力
项目学分
一、实验目的
1．熟习QuartusII软件的使用；
2.掌握用硬件描述语言（VerilogHDL）来设计RAM电路；
3.通过电路的仿真和硬件验证，进一步了解RAM的功能及特点；
二、实验原理
4X8位RAM的原理框图如图5-1所示，两位地址ad[2:
0]组成4位深度，read、we分别
控制RAM的读、写，用if语句描述来区分是否读或写，而case语句则用描述RAM对某一个地址数据的操作。
图5.1RAM的原理框图
本实验技术重点在于理解4X8位RAM的功能后，用VerilogHDL硬件描述语言来设计该电路；并掌握if及case语句的使用方法及技巧。
其难点是要仿真出4X8位RAM的工作波形，然后通过观测仿真波形，来验证RAM设计是否能完成相应的功能。
三、实验设备、仪器及材料
电脑、EDA软件（QuartusII）、实验箱、下载电缆、连接导线。
四、实验步骤（按照实际操作过程）
用VerilogHDL语言设计移位寄存器的步骤：
（1）、运行QUARTUSII软件
（2）、启动File\New菜单命令（如图4-1）；
（3）、选择veriloghdlfile，点击OK后，键入上面“二、实验内容”中的程序；
（4）、在目录中存成RAM.V文件，然后进行编译。
（5）、仿真设计文件
启动QuartusII\File\New菜单，选择otherfiles中的vectorwaveformfile。
以默认文件名存盘，执行仿真命令，启动仿真并观察仿真波形，并对设计电路的进行功能验证。
五、实验过程记录（数据、图表、计算等）
学生手写
六、实验结果分析及问题讨论
学生手写（1.时序电路的特点?
2.时序电路与组合电路的区别是什么?
）
西华大学实验报告（理工类）
开课学院及实验室：
电气与电子信息信息学院实验时间：
年月日
学生姓名
学号
成绩
学生所在学院
电气与电子信息学院
年级/专业/班
课程名称
EDA技术
课程代码
106001589
实验项目名称
实验六、“101”序列检测器的设计
项目代码
指导教师
林竞力
项目学分
一、实验目的
1．熟习QuartusII软件的使用；
2.掌握用VerilogHDL硬件描述语言来设计“101”序列检测器；
3.通过电路的仿真，熟悉“101”序列检测器的工作原理。
二、实验原理
在状态机设计中主要包括三个对象：
1、当前状态，或称为现态（currentstate，CS）；
2、下一个状态，或称为次态（nextstate，NS）；
3、输出逻辑（outlogic，OL）。
相应的，在用verilog描述有限状态机时，有下面几种描述方式：
1、三过程描述；
2、双过程描述；
3、单过程描述。
本设计采用三过程描述，下面给出“101”序列检测器的状态转换图，共有4个状态：
S0,S1,S2,S3,分别用几种方式对其描述。
图6.1“101”序列检测器的状态转换图
三、实验设备、仪器及材料
电脑、EDA软件（QuartusII）、实验箱、下载电缆、连接导线。
四、实验步骤（按照实际操作过程）
1、进入Windows操作系统，双击QuartusII图标，启动软件。
2、单击File\NewProjectWizard菜单，输入文件名路径与设计项目的名字fsm1_seq101，点击finish,完成设计项目建立。
3、点击Assignment\Device菜单，选择器件（本设计选用EPF10K10）。
4、启动File\New菜单命令，新建verilogHDLfile文件，并保存。
5、在fsm1_seq101.v文件中写出代码并保存、编译
6.2保存文件、编写代码
6、编译成功没有问题后，选择菜单中tools-netlistviewers，在出现的菜单中选择statemachineviewer，产生状态图。
图6.3产生的状态图
7、新建波形文件并保存，根据状态图、理解代码，用波形仿真“101”序列检测器的工作过程。
根据对状态图、程序的理解给出input波形，并仿真。
五、实验过程记录（数据、图表、计算等）
学生手写
六、实验结果分析及问题讨论
学生手写（1、用两个过程描述“101”序列检测器怎样编写程序；
2、用单过程描述“101”序列检测器怎样编写程序。
）
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