EDA技術(shù)實驗指導(dǎo)書

《EDA技術(shù)》實驗指導(dǎo)書面向?qū)I(yè)：通信工程 信息工程 自動化 的子信息工程 電氣工程及其自動化信息與通信工程學(xué)院2016年9月第一章實驗系統(tǒng)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)本實驗指導(dǎo)書采用的EDA綜合實驗開發(fā)系統(tǒng)是我院電子信息與通信技術(shù)實驗教學(xué)中心自主研制，整體結(jié)構(gòu)如圖所示公司的即所。系列的EP4CE22E22C8N公司的即所。系列的EP4CE22E22C8N核心板核心板采用Altera公司的EP4CE22E22C8N芯片，具有低內(nèi)核電壓、低功耗的特點。芯片內(nèi)部具有22320個邏輯單元，594kbitRAM嵌入式儲存器，66個嵌入式18X18乘法器，4組通用PLL。1、DIP開關(guān)主要功能是控制高低電平，通過手動控制為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的邏輯信號。系統(tǒng)總共提供了3位撥檔開關(guān)，當(dāng)開關(guān)的檔位在上方時則輸出高電平 “1；反之則為低電平“0’2、復(fù)位開關(guān)復(fù)位開關(guān)可以通過手動控制為系統(tǒng)提供脈沖信號。在系統(tǒng)中一共提供了 5位的按鍵開關(guān)，當(dāng)按下鍵后其輸出為低電平 “0；反之則為高電平“1：'3、發(fā)光二極管LED由一片74HC573鎖存器驅(qū)動，74HC573使能后，IO口輸出高電平LED點亮，反之LED則熄滅，可以模擬二進制數(shù)據(jù)輸出4、數(shù)碼管采用2位共陰極數(shù)碼管，由一片74HC573鎖存器驅(qū)動數(shù)碼管段選，由兩個三極管S8050驅(qū)動數(shù)碼管位選，用于顯示兩位數(shù)值。5、蜂鳴器由1個無源蜂鳴器和1個三極管S8050組成。6、儲存在本系統(tǒng)中采用1個32MK8位的串行FlashW25Q256,通過對其編程控制，進行數(shù)據(jù)儲存與提取。如：語音存儲與回放實驗。7、時鐘使用50MHz有源晶振，可以為AD/DA和數(shù)字頻率計提供參考時鐘。1.3基礎(chǔ)擴展模塊基礎(chǔ)擴展模塊有時鐘模塊、數(shù)字信號源、數(shù)碼管模塊、矩陣鍵盤模塊、紅外模塊和溫度模塊。1、時鐘模塊時鐘模塊中的主芯片是DS1302,DS1302由VCC1或VCC2（備用電池）兩者中的較大者供電。當(dāng)VCC2大于VCC1+0.2V時，VCC2給DS1302供電。當(dāng)VCC2小于VCC1時，DS1302由VCC1供電。X1和X2是振蕩源，外接32.768kHz晶振。RST是復(fù)位/片選線，通過把 RST輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送；I/O為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端（雙向）；SCLK始終是輸入端。2、數(shù)字信號源數(shù)字信號源由74HC04反相緩沖器、74HC163計數(shù)器、74HC4060計數(shù)器組成，24MHz晶振通過74HC04反相緩沖器輸出5V，24M正弦波，通過 74HC163二、四、八分頻，74HC4060也是實現(xiàn)分頻，其分頻輸出的頻率都在模塊的相應(yīng)位置查看。3、數(shù)碼管模塊數(shù)碼管模塊使用的是4位共陰數(shù)碼管，由兩片74HC573驅(qū)動位選信號以及段選信號。74HC573當(dāng)鎖存使能端 LE為高時，這些器件的鎖存對于數(shù)據(jù)是透明的（也就是說輸出同步）。當(dāng)鎖存使能變低時，符合建立時間和保持時間的數(shù)據(jù)會被鎖存。OE為片選端。4、矩陣鍵盤模塊4M鍵盤主要是通過編程實現(xiàn)0?F的輸入，也可以作為一個控制鍵。其中行占用4個I/O，列占用4個I/O。5、紅外模塊紅外模塊中由紅外接收頭HS0038和一個上拉電阻組成，紅外接收頭的工作頻率為38kHz。當(dāng)紅外接收頭接收到38kHz的信號時輸出低電平 “0，反之輸出高電平” “1，從”而實現(xiàn)紅外信號的解碼。6、溫度模塊溫度模塊由DS18B20和一個上拉電阻組成，DS18B20工作原理：剛啟動時將進入低功耗等待狀態(tài)，當(dāng)需要執(zhí)行溫度測量和AD轉(zhuǎn)換時，總線控制器發(fā)出[44H]指令完成溫度測量和AD轉(zhuǎn)換，DS18B20將產(chǎn)生的溫度數(shù)據(jù)以兩個字節(jié)的形式存儲到高速暫存器的溫度寄存器中，然后，DS18B20繼續(xù)保持等待狀態(tài)。當(dāng)DS18B20芯片由外部電源供電時，總線控制器在溫度轉(zhuǎn)換指令之后發(fā)起“讀時隙”，從而讀出測量到的溫度數(shù)據(jù)通過總線完成與單片機的數(shù)據(jù)通訊， DS18B20正在溫度轉(zhuǎn)換中由DQ引腳返回0,轉(zhuǎn)換結(jié)束則返回1。1.4自動控制模塊自動控制模塊有交通燈、步進電機和直流電機控制，其控制引腳均已標(biāo)注在自動控制模塊相應(yīng)位置。1、交通燈控制交通燈控制為模擬十字路口交通燈的控制，有紅、綠、黃 3種指示燈，共 4個方向，分12個IO口控制。LED燈的負極接在 FPGA的IO口上，正極通過一個 1K的限流電阻接在+3.3V電源上，LED指示燈的亮滅通過控制相應(yīng)的IO口輸出電平來實現(xiàn)。2、步進電機控制通過將脈沖信號轉(zhuǎn)變成角位移實現(xiàn)步進電機的精確定位，共用到4個IO口?？刂破湔崔D(zhuǎn)時 IO口需按照一定順序輸出高低電平。步進電機的驅(qū)動芯片為 L293DD，有個輸入引腳4個輸出引腳，輸入輸出引腳的電平關(guān)系是一一對應(yīng)的，每個輸出引腳能輸出600mA的電流。3、直流電機控制直流電機的控制采用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)（ PWM）?；驹硎窃诠潭ㄖ芷趦?nèi)，高電平占的比重越多，電機轉(zhuǎn)速就越快。通過PNP三極管S8550提供大電流驅(qū)動直流電機，當(dāng)IO口為高電平時，三極管不導(dǎo)通，反之則導(dǎo)通。信號處理模塊信號處理模塊有 AD采集、DA輸出、語音采集、語音回放和電壓調(diào)節(jié)部分。AD采集AD采集部分是由AD9280采集芯片采集，信號通過 SMB接口輸入AD8065調(diào)節(jié)后送入AD采集。AD9280是一款單芯片、8位、32MSPS模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）,采用單電源供電，內(nèi)置一個片內(nèi)采樣保持放大器和基準電壓源。它采用多級差分流水線架構(gòu)，數(shù)據(jù)速率達32MSPS,在整個工作溫度范圍內(nèi)保證無失碼。語音采集部分由前級放大電路和300Hz~3.4Khz帶通濾波電路組成，語音信號可由MIC接口或駐極體咪頭輸入，經(jīng)放大電路后濾波輸出至AD部分采集。電壓調(diào)節(jié)部分是由5V加在可調(diào)電阻上，實現(xiàn)輸出電壓 0~5輸出可調(diào)。通過輸入AD采集前級電路調(diào)節(jié)偏置后輸入 AD采集。DA輸出DA輸出部分是由AD9708芯片差分輸出，信號通過七階巴特沃斯濾波后經(jīng)過AD8065差分相減后再經(jīng)AD8065放大后由SMB接口輸出。AD9708是TxDAC系列的8位分辨率成員系列的高性能，低功耗的CMOS數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器 （DAC）。該TxDAC系列包括針兼容8位，10位，12位，14位DAC,是專門opti-而得到優(yōu)化用于通信系統(tǒng)的發(fā)射信號路徑。所有的設(shè)備共享相同的接口選項，小外形封裝和引腳分布，從而提供了一個向上或向下的根據(jù)性能，分辨率選擇適合的器件和成本。 AD9708提供出色的交流和直流性能同時支持更新速率高達 125MSPS。語音回放部分由濾波電路及功率放大LM386部分組成。信號由喇叭輸出。語音信號由DA輸出至濾波電路濾波，可通過調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)信號幅度。通信接口模塊通信接口模塊有RS232接口、PS/2接口、RS485接口、USB接口、VGA接口。其信號輸入輸出均已標(biāo)注在通信接口模塊相應(yīng)位置。1、RS232接口S232接口通過一個標(biāo)準的DB9母頭和外部的串口線連接帶有串口的電腦或者其他設(shè)備，實現(xiàn)RS232串口通信。PS/2接口PS/2接口用于連接電腦鼠標(biāo)和鍵盤等 PS/2設(shè)備，通過PS/2口，僅僅需要兩個IO口，就可以擴展一個鍵盤。3、RS485接口RS485接口通過MAX485芯片實現(xiàn)邏輯電平轉(zhuǎn)換，通過兩個端口和外部 RS485設(shè)備連接，即A和B,不需要GND,可實現(xiàn)多點雙向通信，數(shù)據(jù)傳輸距離可達千米。USB接口USB接口采用PL2303來實現(xiàn)USB轉(zhuǎn)用口，同時對用口信號設(shè)置了兩個LED指示燈，用于指示串口數(shù)據(jù)收發(fā)。VGA接口VGA接口主要是通過編程實現(xiàn) VGA視頻信號在監(jiān)視器上顯示，其中包含R、G、B、HS、VS來控制視頻顯示。第二章開發(fā)平臺簡介QuartusII簡介QuartusII是Altera公司的綜合性EDA開發(fā)軟件，支持原理圖、VHDL、VerilogHDL和AHDL等設(shè)計模式，內(nèi)嵌綜合器和仿真器，可以完成從設(shè)計輸入到硬件配置的完整設(shè)計流程。QuartusII支持Altera的IP核，集成了QuartusII簡介QuartusII是Altera公司的綜合性EDA開發(fā)軟件，支持原理圖、VHDL、VerilogHDL和AHDL等設(shè)計模式，內(nèi)嵌綜合器和仿真器，可以完成從設(shè)計輸入到硬件配置的完整設(shè)計流程。QuartusII支持Altera的IP核，集成了LPM/MegaFunction宏功能模塊庫，簡化了設(shè)計的復(fù)雜性、加快了設(shè)計速度。用戶可以使用第三方 EDA工具。QuartusII開發(fā)流程、創(chuàng)建工程1、建立工程目錄新建一個文件夾，用于存放工程文件。文件路徑中不能包含中文。2、新建工程單擊菜單File|NewProjectWizard。指定工程目錄、名稱和頂層設(shè)計實體，選擇目標(biāo)芯片TargetdeviceShowin'Availabledevices1listPackage:Pincount:Speedgr3de:AutodeviceselectedbytheFitterShowadvanceddevicesQSpecificdeviceselectedin'Availabledevices'listHardcopycompatib'leonlyOther:n/aDeviceandPinOptions,,.NameCoreValtageLEs UserI/OsMemoryBitsEmbeddedniultiplier9-bEP4CE22E22C812V22320 80608256132Availsbledevices：將工程視圖切換到Files標(biāo)簽Pru]€ctNavigator」Files國FodderbdfMAdder.bdf覷Adder.bsf,ijFadder.wrf**Wier^rchty，匐Fil的3、新建文件單擊工具欄上的-按鈕或菜單File|New。NsvjQuertusnProject?DesignFilesAHDLFileBlockDiagram/SchematicFileEDIFFileQsysSystemFileStateMachineAleSystemVerilogHDLHieTdScriptAleVeriloghDlFll@VHDLFileMemoryFilesHexadecimal(Intel-Format)FileMemoryInihalizationFileVerificatioiVDebuggingFilesIn-SystemSourcesandProbesFileLogicAnalyzerInterface'FillsSigndIT即HLogicAnalyzerFileUniversityProgramVWF選擇DesignFiles下的BlockDiagram/SchematicFile,新建原理圖文件。選擇DesignFiles下的VerilogHDLFile,新建源程序文件。選擇MemoryFiles下的HexadecimalFile或MemoryInitializationFile,新建內(nèi)存初始化文件。選擇Verfica/DebuggingFiles下的UniveProgramVWF,新建仿真波形文件。在原理圖編輯窗口雙擊左鍵，即可打開插入元件對話框。展開元件所在的類的圖標(biāo)，或直接在Name框中輸入元件名稱，可找到需要的元件。Libraries:/&c:/aItera/134/quartus/librsr*匕megafundlons&others」&primitivesQbuffer.已logic,Qandl2TOC\o"1-5"\h\zQand2 .■K"L Lr4 M ~| 卜Name:and2 |Repeat-insertmode_Insertsymbol石與block|.LaunchM?gaWizardPlug-lMM@gawizardPlug-InManager.^單擊MegaWizardPlug-InManager按鈕，即可啟動宏功能定制向?qū)А?、保存文件

單擊工具欄上的.按鈕或菜單File|SaveAs,保存文件。在工程視圖中，如果沒有所需文件的圖標(biāo)，選中Files圖標(biāo)，單擊右鍵后選擇Add/RemoveFilesinProjectProiectNavigator浦漏和=_=JAdd/Remove￡ile&inProject.,,Adder.odfAdder.bsf=adder.wrf4Hierarchy司Files$Desigr單擊文件管理對話框中的匚3按鈕，找到所需文件后，單擊浦漏和=_=JAdd/Remove￡ile&inProject.,,Adder.odfAdder.bsf=adder.wrf4Hierarchy司Files$Desigr單擊文件管理對話框中的匚3按鈕，找到所需文件后，單擊＜Add＞按鈕可將文件加入工程，單擊＜Remove＞K鈕可將文件移出工程。Fi居nmm酰 | 用IdFileNameType HDLvJFzsdder.bdf'Block口冶gram/GuheniatKFi他AddecbdfBlockDiagram/sdiematicFile Remove5、設(shè)置頂層實體在工程視圖中，選中頂層元件對應(yīng)的文件的圖標(biāo)，單擊右鍵后選擇 SetasTop-levelEntity,將其設(shè)置為頂層實體。LjFilesFadder.tAdder'b] QP?Addenb； RemoveFilefromProjectFadder.J篇闈和=■,=!；jSetasTop'LevsIEntity二、編譯工程單擊工具欄上的，按鈕或者菜單Processing|StartCompilation全程編譯包括排錯、網(wǎng)表文件提取、邏輯綜合、適配、裝配文件生成和時序分析等。如果有錯誤，可雙擊錯誤條文，修改原理圖或源程序，重新編譯工程。三、分配引腳單擊工具欄上的十按鈕或者菜單Assignments|PinPlannernodeNameDirectionLocationa1InputPIN_52bInputPIN53cinInputPB<54coutOutputPIN30ENOutputPIN?6sumOutputPIN31分別單擊各引腳Location列的單元格，輸入相應(yīng)的引腳編號，按回車鍵確認。分配完引腳后，重新編譯工程。四、下載單擊工具欄上的學(xué)1按鈕或者菜單Tools|Programmer如果顯示NoHardware,則需要安裝下載器驅(qū)動，在桌面選中計算機圖標(biāo)，單擊右鍵，選中＜屬性,按鈕，打開設(shè)備管理器，展開＜通用串行總線＞圖標(biāo)，找到未知設(shè)備或者AlteraUSB-Blaster圖標(biāo)，單擊右鍵，選中＜更新驅(qū)動程序軟件＞按鈕，單擊＜瀏覽計算機以查找驅(qū)動程序軟件＞按鈕，找到Quartus安裝目錄下的quartus\drivers\usb-blaster文件夾，即可安裝驅(qū)動程序。在下載窗口，單擊＜HardwareSetups鈕，單擊下拉列表，找到USB-Blaster選項，再單擊＜Close＞按鈕匚u『i■電ntlyselectedhardvjare：Availablehardv^are匚u『i■電ntlyselectedhardvjare：Availablehardv^areitemsAddHardware...RemoveHardvjareUSB-Blaster[USB-O][g匕Blaster口密口]INoHardvjare□ose如果驅(qū)動已經(jīng)安裝好，則打開實驗箱電源，單擊 ＜Start＞按鈕，開始下載程序。當(dāng)Progress進度條顯示為100%,程序下載完成。.含HardwareSetup.,r五、運行FilfrDeviceChecksum.含HardwareSetup.,r五、運行FilfrDeviceChecksumUsercDdeProgram/VerifyBlank-Configure CheckExarnineAdder.wfEP4CE22E220013ECBA0013ECBA ZSB-HEstg「[U5B-Q]Mode: |Enablereal-timeISFtnallowbackgroundprogramming(forMAXUandMAXVdevices]Progress:100%fSuccessfiir改變輸入信號，觀察實驗系統(tǒng)的運行情況。如果與預(yù)期的邏輯功能不符，則需要修改原理圖或源程序，重新編譯、分配引腳和下載。

第三章實驗項目實驗1平臺應(yīng)用及全加器設(shè)計、實驗?zāi)康耐ㄟ^本次實驗，掌握QuaruII的開發(fā)流程，學(xué)會多層次電路的設(shè)計方法。、實驗任務(wù)設(shè)計一個一位全加器，實現(xiàn)加法計算。撥碼開關(guān)K8~K6狀態(tài)分別作為被加數(shù)、加數(shù)和低位進位，求和結(jié)果送2個LED顯示。利用QuaruII集成的門元件，先設(shè)計半加器，再設(shè)計全加器1、設(shè)計半加器jODTPUT[3jODTPUT[3coui■insL... OLITP.T OLITP.TQSQUl^1單擊菜單File|Create/Update,選擇CreateSymbolFilesforCurrentFile,生成對應(yīng)的元件符號。將工程視圖切換到Files標(biāo)簽，選中全加器原理圖文件的圖標(biāo)，單擊右鍵后選擇SetasTop-levelEntity,將其設(shè)置為頂層實體。3、開關(guān)電路撥碼開關(guān)K8~K6往上打引入高電平，往下打引入低電平。

KJ：Y|L.K>>KJ：Y|L.K>>4、顯示電路LED陰極接地，陽極接74HC573的輸出端——一一口_￡]_；：八——一一口_￡]_；：八1」IV■: ~i-i.ij^?.]匚：丁~^~口iHiXiNlJRPJ2IKL1上口$三"」”「1上1”5、引腳分配MGd€Nam電DirectionLacationa\Input嘰52bInputPIN53cinInputP1H_54coutOutputPIN30ENOutputPIN_46sumOutputPH4_31四、實驗測試撥動開關(guān)K8~K6,改變被加數(shù)、加數(shù)和低位進位，觀察發(fā)光二極管顯示的和與高位進位。測試結(jié)果如下圖所示。五、實驗心得實驗2信號發(fā)生器設(shè)計、實驗?zāi)康耐ㄟ^本次實驗，掌握宏功能模塊設(shè)計的應(yīng)用，學(xué)會信號發(fā)生器的設(shè)計方法。、實驗任務(wù)設(shè)計一個信號發(fā)生器，輸出周期為128秒的正弦波。數(shù)字量送8個LED顯示。、實驗方案50MHz輸入時鐘分頻后得到1Hz時鐘。用1個MIF文件保存正弦波信號單周期的128個樣本點數(shù)據(jù)。用1個定制的ROM模塊加載對應(yīng)的MIF文件，地址總線由模128計數(shù)器提供，時鐘為1Hz。ROM輸出的8位數(shù)字量送8個LED顯示。再加.2-獻sinramaddress[60]pjq|25.0t-再加.2-獻sinramaddress[60]pjq|25.0t-ipET— -tEOUV-counter128infEZ -clockinsn-eiouat/pe：auto1、顯示電路LED陰極接地，陽極接74HC573的輸出端LKrNJ)123儲57X331X3311D<]NDLKrNJ)123儲57X331X3311D<]ND2、分頻對50MHz輸入時鐘進行分頻，得到1Hz時鐘，用來對正弦波ROM掃描。插入lpm_counter,定制模50000000的加法計數(shù)器，設(shè)置字寬為26,其進位輸出即1Hz時鐘。3、地址計數(shù)對正弦波ROM提供地址計數(shù)，輪流輸出各樣本點數(shù)據(jù)。插入lpm_counter,定制模128的加法計數(shù)器，設(shè)置字寬為7,其計數(shù)輸出送ROM的地址總線。

4、正弦波ROM(1)新建MIF文件設(shè)置字數(shù)為128,字長為8,保存正弦波信號單周期的128個樣本點數(shù)據(jù)Addr+1+2+3X+5+?+7Addr+0+1+2+344+5+70127134140'14&152159165171M128121115109103站90B48176儂186193199期2092137279736762S66146421621822222623023423724024380373329252118151224246￡4825025225325d256256gg975321D03225625525525425325225024896000123S7402462432402372342302262221049121518212529334821821320920419919310818211237424651566267735617617116515915214614013412079849096103109115121(2)啟動MegaWizardPlug-InManager定制ROM:1-PORT元件，設(shè)置字數(shù)為128,字長為8,導(dǎo)入MIF文件5、引腳分配NodeNameDirectionLocationVelk50mInputPIN_23嗎da[7]OutputPIN_30%da[6]OutputPJN_31部da[5]OutputPH4_32嗎da[4]OutputPIN_33捻da[3]OutputPIN_39鳴da[2]OutputPIN_42嗯da[l]OutputFIN.43咒da[O]OutputPIH_44%enOutputPIN_46觀察發(fā)光二極管顯示的正弦波樣本點的值。測試結(jié)果如下圖所示。五、實驗心得

實驗3數(shù)字電壓表設(shè)計、實驗?zāi)康耐ㄟ^本次實驗，掌握電壓測量原理，學(xué)會采樣控制和數(shù)碼管動態(tài)顯示的設(shè)計方法。、實驗任務(wù)設(shè)計一個數(shù)字電壓表，可對0~5V電壓進行測量，電壓值送2位數(shù)碼管顯示利用AD9280,對電位器提供的0~5V電壓進行ADC轉(zhuǎn)換，將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為電壓值,送2位數(shù)碼管顯示。1、電壓采集電路利用AD9280實現(xiàn)電壓信號的模/數(shù)轉(zhuǎn)換Ih.-|DiTlM —-mt>2mP4：MIMO.AMPULTTFVftJT￡TIh.-|DiTlM —-mt>2mP4：MIMO.AMPULTTFVftJT￡T口力<TAMFt\MDOLAVSSmMTHJIFF-STATIDM,DXLDKVDDDAVSdiiW1cnMmu2、顯示電路利用2位共陽極數(shù)碼管5621BS-S顯示電壓值。74HC573驅(qū)動數(shù)碼管的段碼A~DP,2個三極管S8050驅(qū)動數(shù)碼管的位碼D1~D23、動態(tài)顯示分頻50MHz輸入時鐘分頻后得到1KHz時鐘，用來對數(shù)碼管掃描。4、電壓值轉(zhuǎn)換在AD9280的ADCCLK下降沿，讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果，并轉(zhuǎn)換為0.0V?5.0V電壓值。理想0V?5V對應(yīng)數(shù)字量0?255,實際0V?5V對應(yīng)數(shù)字量126?231。設(shè)ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果為x,電壓值為yy-0_x-1265-0二231一126x一1265、顯示控制引入多個進程，分別實現(xiàn)數(shù)碼管位碼更新、數(shù)碼管段碼更新為電壓值整數(shù)位和小數(shù)位、數(shù)碼管顯示譯碼、74HC573輸出允許、數(shù)碼管位碼輸出、數(shù)碼管段碼輸出和數(shù)碼管小數(shù)點顯示。5、引腳分配NodeNameDirectionLocation汽ADCLKOutputPlN-llQ*ADDATA[7]Input?_112*ADDATA[6]Input工ADDATA[5]inputPIN1H'VADDATA[4]Input現(xiàn)lim'VADDATA[3]InputPJN_119kADDATA[2]InputPJN_U5'VADDATA[1]InputPIN_120*ADDATA[0]InputPJN_121”BTT[1IOutputPIN51咫Brr[o]OutputPIN50VO-KInputPJN_Z3購QEOutputPIN_49再SEG[7]OutputP1N_3O巴SEG[6]OutputPJN_31*SEG[5]OutputPJN_32翳SEG[4]OutputP1N_33汴SEG[3JOutputPJN_39望SEG[2]OutputPIN42再SEG[1]OutputPIN_43SEG[0]OutputP1N_44四、實驗程序〃數(shù)碼管位碼更新always@(countscan[16])case(countscan[16])1'b0:bit_reg<=2'b01; 〃選中左數(shù)碼管1'b1:bit_reg<=2'b10; 〃選中右數(shù)碼管endcase

〃數(shù)碼管段碼更新always@(countscan[16],adtemp)case(countscan[16])1'b0:disp_data<=adtemp/10; 〃電壓值整數(shù)1'b1:disp_data<=adtemp%10; 〃電壓值小數(shù)endcase五、實驗測試旋轉(zhuǎn)電位器，觀察數(shù)碼管顯示的電壓值。測試結(jié)果如下圖所示。KI'T3HMMTKI'T3HMMT7'r六、實驗心得實驗4數(shù)字頻率計設(shè)計、實驗?zāi)康耐ㄟ^本次實驗，掌握頻率測量原理，學(xué)會級聯(lián)計數(shù)和數(shù)碼管動態(tài)顯示的設(shè)計方法。、實驗任務(wù)設(shè)計一個數(shù)字頻率計，測量輸入信號的頻率，送8位數(shù)碼管顯示。、實驗方案1、顯示電路利用2個4位共陰極數(shù)碼管HS420361K-32顯示頻率值。2片74HC573分別驅(qū)動數(shù)碼管的段碼A~DP和數(shù)碼管的位碼COM1~COM4EliiMl c'nMh4'IFW<CFM] 4'lFUI-J1WEliiMl c'nMh4'IFW<CFM] 4'lFUI-J1W2、動態(tài)顯示分頻50MHz輸入時鐘分頻后得到1KHz時鐘3、頻率測量分頻50MHz輸入時鐘分頻后得到1Hz時鐘4、頻率測量引入多個進程，分別實現(xiàn)頻率測量允許、鎖存和清零信號輸出、頻率值鎖存。待測信號標(biāo)準時鐘控制COUNT_ENCOUNTCLR

LOAD標(biāo)準時鐘控制COUNT_ENCOUNTCLR

LOAD計數(shù)模塊鎖存器頻率測量的控制信號時序如下圖所示。TOC\o"1-5"\h\znt； | | | 1口^ ~I I~I I~I 「W圖刖M《； | i | ；Ucrail.dr 1 : I需要單獨建立程序文件，設(shè)計十進制加法計數(shù)器，引入基準時鐘、計數(shù)清零和計數(shù)使能信號，并輸出4位計數(shù)值和進位輸出信號。對十進制加法計數(shù)器進行8次元件例化，用來測量待測信號的頻率，分別統(tǒng)計頻率值的個位、十位、百位、千位、萬位、十萬位、百萬位和千萬位。引入6個中間信號，各計數(shù)器通過基準時鐘輸入信號和進位輸出信號相互級聯(lián)。5、顯示控制引入多個進程，分別實現(xiàn)數(shù)碼管位碼更新、數(shù)碼管段碼更新為頻率值各位、數(shù)碼管顯示譯碼、數(shù)碼管段碼和位碼輸出切換。6、引腳分配NodeNameDirectionLocation&CLKinputPIN23再LJE日Outputpm_60理LEDOutputPJW_65咫0EOutputP1N_SS再SEG[7]OutputPIN30再SEG[6]OutputPIN_315EG[5]OutputPIN32再SEG[4]OutputPIN33用SEG[3]OutputPD<39巴SEG⑵OutputP1N_42再SEG[1]OutputPIN43再SEG[0]OutputPD<44irS_SIGNALInputPJN_129四、實驗程序〃數(shù)碼管段碼和位碼輸出切換always@(countscan[9:8],seg_reg,bit_reg)case(countscan[9:8])2'h0:beginSEG<=seg_reg;//段碼送數(shù)據(jù)線OE<=1'b1; //禁止輸出LED<=1'b1; 〃允許段碼鎖存LEB<=1'b0; //禁止位碼鎖存end

2'h1:beginSEG<=bit_reg;OE<=1'b1;LED<=1'b0;LEB<=1'b1;end2'h2,2'h3:beginSEG<=8'h0;OE<=1'b0;LED<=1'b0;LEB<=1'b0;endendcase//位碼送數(shù)據(jù)線//禁止輸出//禁止段碼鎖存〃允許位碼鎖存//數(shù)據(jù)線輸入無效〃允許輸出//禁止段碼鎖存//禁止位碼鎖存改變分頻電路中短路片的位置,測試結(jié)果如下圖所示。觀察數(shù)碼管顯示的信號頻率值。卬國」UJUDE73EUJ.//位碼送數(shù)據(jù)線//禁止輸出//禁止段碼鎖存〃允許位碼鎖存//數(shù)據(jù)線輸入無效〃允許輸出//禁止段碼鎖存//禁止位碼鎖存改變分頻電路中短路片的位置,測試結(jié)果如下圖所示。觀察數(shù)碼管顯示的信號頻率值。卬國」UJUDE73EUJ.三二二三一二：Rmr三二三H』rEf六、實驗心得88實驗5交通燈控制器設(shè)計、實驗?zāi)康耐ㄟ^本次實驗，掌握交通燈控制器的工作原理，學(xué)會減法計數(shù)和有限狀態(tài)機的設(shè)計方法。二、實驗任務(wù)設(shè)計一個交通燈控制器，控制兩個方向的直行燈和左拐燈，各燈倒計時送8位數(shù)碼管顯示。復(fù)位鍵K6往上打為優(yōu)先通車模式，往下打為普通通車模式。三、實驗方案1、開關(guān)電路撥碼開關(guān)K8~K6往上打引入高電平，往下打引入低電平2、交通燈顯示電路3、倒計時顯示電路利用2個4位共陰極數(shù)碼管HS420361K-32分別顯示兩個方向的倒計時。2片74HC573分別驅(qū)動數(shù)碼管的段碼A~DP和數(shù)碼管的位碼COM1~COM4

(XiM)tuHic'ijU^c'iiMhiihUJ.ccfM]ePFM：t'irM.1-c\iW(XiM)tuHic'ijU^c'iiMhiihUJ.ccfM]ePFM：t'irM.1-c\iW伊 1寸 3，,事jGKD*iJUT5LSSTYN□EK口4、動態(tài)顯示分頻50MHz輸入時鐘分頻后得到1KHz時鐘5、倒計時分頻50MHz輸入時鐘分頻后得到1Hz時鐘。6、交通燈控制交通燈模型如下圖所示。使用2個進程，分別控制兩個方向