《電子設(shè)計自動化(EDA)》課程考試試題

1、電子設(shè)計自動化（EDA）課程考試試題一、簡介本EDA實驗板是中國傳媒大學(xué)EDA實驗室為開展EDA教學(xué)實驗而設(shè)計開發(fā)的。通過本實驗板可以使學(xué)生進一步的學(xué)習(xí)數(shù)字邏輯電路和PLD器件。實驗板的實物圖如圖11所示：圖11此實驗板的原理圖如后圖所示本實驗板的版本號是VER3.0，其開發(fā)環(huán)境是ALTERA公司的MAX+PLUS2，其器件支持為ALTERA公司PLCC84封裝的MAX7000S系列芯片，或者是與其兼容的其它PLD芯片。EPM7000S系列芯片是ALTERA公司比較典型的PLD芯片，具有在線可編程的功能，在具體實驗我們選擇了EPM7128SLC84-15芯片。EPM7128SLC84-15具有

2、128個宏單元，2500個左右的可用門，PLCC 84封裝，60個I/O引腳，4個專用輸入引腳（引腳圖參見課本P106）?？梢詽M足中小規(guī)模實驗的要求，如果設(shè)計的規(guī)模比較大可以考慮使用EPM7256S等芯片，其管腳是相互兼容的，只是內(nèi)部包含更多的邏輯單元。 本實驗板提供并口下載電纜一條，此電纜是針對ATMEL公司ATF1508AS的，和ALTERA公司的BYTEBLASTER并不兼容。實驗板上有一個JTAG輸入接口，將此并口電纜和實驗板上的接口連接就可以實現(xiàn)JTAG編程下載。下載電纜只可以從一個方向插入JTAG接口（有關(guān)下載電纜的詳細(xì)資料請參閱有關(guān)資料）PLD芯片和其外圍電路需要使用+5V的直流

3、穩(wěn)壓電源供電才能正常工作，實驗板上自己帶有整流和穩(wěn)壓電路，可以使用7.5到9伏左右能夠提供250mA以上電流的交流電源或直流電源供電。實驗板上有一個電源開關(guān)，用來關(guān)閉或開啟電源，電源的開啟或關(guān)閉可以通過發(fā)光二極管來指示，電源開啟時發(fā)光管點亮，否則熄滅。切記：不能在加電時插拔JTAG下載電纜，如要插拔下載電纜一定要關(guān)斷電源。二、使用說明1關(guān)于時鐘的使用說明：實驗板上有一個8MHZ的晶振，與74LS04組成時鐘源。此時鐘信號一路送到跳線JPCKIN的NF端，當(dāng)跳線跳到此端時，8MHZ時鐘直接輸入到PLD芯片的83腳。另一路信號送到2的14級分頻器CD4040上，CD4040的輸出經(jīng)跳線JPCLK選

4、擇分頻比送到跳線JPCKIN的DF端，由此可以得到頻率較低的時鐘源送到PLD芯片的83腳。當(dāng)跳線JPCLK在1端時，為2 1分頻，當(dāng)在12端時，為2 12分頻。具體的頻率值見下表。跳線端121110987頻率Hz1953.13906.37812.5156253125062500跳線端654321頻率Hz1250002500005000001000000200000040000002關(guān)于鍵盤輸入使用說明：本實驗板鍵盤輸入分兩部分，4個獨立的按鍵，16個掃描識別的按鍵。4個獨立的按鍵每個分別對應(yīng)一個I/O口，由原理圖知，4個獨立按鍵經(jīng)施密特非門做防抖輸入。當(dāng)按鍵沒有按下時，施密特觸發(fā)器的輸入端通過

5、電阻接地，輸出端為高電平，當(dāng)按鍵按下時施密特觸發(fā)器的輸入端通過限流電阻接VCC， 因此輸出端為低電平。（具體管腳的接口見附表）16個按鍵受I/O口數(shù)量限制接成掃描形式，按4行4列的形式排列。4個行信號C0、C1、C2、C3一端經(jīng)2K限流電阻后與VCC相連，另一端接PLD芯片的4個輸入口，因此當(dāng)沒有按鍵按下時，4個行信號始終為高。4個列信號H0、H、1H2、H3與PLD芯片的輸出口相連，此四個端口順序輸出低電平，即同一個時刻只有一個列信號輸出低電平，其他三個輸出高電平。因此當(dāng)按鍵按下時，低電平的列，會將所對應(yīng)的行信號電平拉低，由此就可以確定是哪個按鍵按下。（具體管腳分配見附表）3DIP開關(guān)的使用

6、說明：實驗板中包含8個DIP開關(guān)，每個DIP開關(guān)一端接地另一端接一個管腳，每個管腳同時經(jīng)過一個10K電阻接VCC。因此當(dāng)DIP開關(guān)在OFF時，管腳電平為高，當(dāng)DIP開關(guān)為ON時，管腳電平為低。這樣可以使管腳保持恒定的高或低電平。（具體管腳分配見附表）4發(fā)光排的使用說明：實驗板中有一個10段發(fā)光排，每段發(fā)光管的正端接PLD芯片的I/O口，負(fù)端通過限流電阻接地。當(dāng)芯片輸出高電平時發(fā)光管發(fā)亮否則熄滅。（具體管腳分配見附表）5蜂鳴器的使用說明：PLD芯片的56腳輸出經(jīng)兩級非門放大后送到蜂鳴器的正端，由此當(dāng)56腳輸出高電平時，蜂鳴器發(fā)聲，否則無聲。（適用于樂曲的演奏等實驗）6數(shù)碼管的使用說明：實驗板上有

7、6個共陰極7段數(shù)碼管，每個數(shù)碼管的A-F連接在一起經(jīng)限流電阻后接到PLD芯片的7個I/O口，每個數(shù)碼管的陰極分別接到PLD芯片的一個I/O口。由此可以通過數(shù)碼管陰極的電平來選通數(shù)碼管，當(dāng)陰極電平為高時數(shù)碼管熄滅，當(dāng)陰極電平為低時數(shù)碼管可以點亮。這樣6個數(shù)碼管的陰極y0-y5通過輪流輸出低電平來選通某個數(shù)碼管，某個時刻只有一個選通端輸出低電平，當(dāng)選通的速度比較快時，因視覺暫留現(xiàn)象人眼觀察到的數(shù)碼是穩(wěn)定顯示的。7其他使用說明：實驗板上將沒定義的幾個I/O口和專用輸入引腳通過插針孔引出。專用引腳為INA，I/O口為JPUSER，其對應(yīng)的管腳在板上標(biāo)出。這些接口可以擴展實驗板的應(yīng)用。比如用到第二時鐘源

8、時就可以用導(dǎo)線將時鐘由的2端INA 引入PLD芯片。三、設(shè)計內(nèi)容：汽車尾燈控制器實驗題目參考數(shù)字邏輯設(shè)計課本P248。汽車尾部有6個燈，左右各三個。這六個燈受汽車轉(zhuǎn)彎和剎車傳感器的控制。這樣有4個輸入端：時鐘（CLK），剎車（STOP），左轉(zhuǎn)彎（LEFT），右轉(zhuǎn)彎（RIGHT）；輸出端為6個，分別對應(yīng)一個燈，其具體功能如下所示。1 當(dāng)汽車左轉(zhuǎn)時，左側(cè)的三個燈依次閃亮，當(dāng)汽車右轉(zhuǎn)時右側(cè)的三個燈依次閃亮，閃亮的周期為1秒。亮滅滅亮滅滅亮滅滅2當(dāng)汽車剎車時，6個尾燈同時點亮。3. 當(dāng)汽車剎車的同時轉(zhuǎn)彎時，轉(zhuǎn)彎側(cè)的燈依次閃亮，另側(cè)燈全亮。在進行硬件仿真時，將左側(cè)的燈定義在發(fā)光排的上面3個，將右側(cè)的燈定

9、義在發(fā)光排下面3個上。將時鐘輸入端的跳線跳到DF端，并在時鐘周期選擇跳線排上選擇時鐘。將LEFT、STOP、RIGHT分別定義在獨立按鍵KEY1、KEY2、KEY3上。需要完成的設(shè)計內(nèi)容:1、 畫出完成上述要求的功能框圖；2、 設(shè)計完成此邏輯功能，可以用原理圖或者VHDL，當(dāng)將編譯生成的pof文件寫入PLD硬件時可以完成上面的功能要求。提示：外部輸入的時鐘雖然已經(jīng)經(jīng)過CD4040分頻，但是頻率依然很高，需要在芯片的內(nèi)部將輸入時鐘再進行分頻。由此提供秒脈沖，控制發(fā)光排的閃亮。附件一：7000S實驗板管腳定義管腳號管腳名稱實驗板上名稱管腳號管腳名稱實驗板上名稱11I/O7段譯碼器中A56I/O蜂鳴

10、器輸出RING10I/O7段譯碼器中B37I/O鍵盤輸入的c09I/O7段譯碼器中C39I/O鍵盤輸入的c18I/O7段譯碼器中D40I/O鍵盤輸入的c26I/O7段譯碼器中E41I/O鍵盤輸入的c35I/O7段譯碼器中F33I/O鍵盤輸入的h04I/O7段譯碼器中G34I/O鍵盤輸入的h181I/O7段譯碼器中DOT35I/O鍵盤輸入的h222I/ODIP136I/O鍵盤輸入的h324I/ODIP283CLK時鐘輸入CLK25I/ODIP320I/O數(shù)碼管0的選擇口27I/ODIP417I/O數(shù)碼管1的選擇口28I/ODIP515I/O數(shù)碼管2的選擇口29I/ODIP618I/O數(shù)碼管3的選

11、擇口30I/ODIP716I/O數(shù)碼管4的選擇口31I/ODIP812I/O數(shù)碼管5的選擇口44I/O獨立按鍵KEY184OE自定義輸入接口INA45I/O獨立按鍵KEY21GCLR自定義輸入接口INA46I/O獨立按鍵KEY32GCLK2自定義輸入接口INA48I/O獨立按鍵KEY449I/O自定義輸入接口JPUSER70I/O發(fā)光排150I/O自定義輸入接口JPUSER69I/O發(fā)光排251I/O自定義輸入接口JPUSER68I/O發(fā)光排352I/O自定義輸入接口JPUSER67I/O發(fā)光排454I/O自定義輸入接口JPUSER65I/O發(fā)光排564I/O發(fā)光排663I/O發(fā)光排761I/O發(fā)光排860I/O發(fā)光排958I/O發(fā)光排10注意事項：1、考生須在答卷封面上寫明學(xué)號、姓名及所在學(xué)習(xí)中心，并與答題內(nèi)容裝訂在一起。答卷封面見下