数字电子设计指导书..doc

电子技术课程设计 指导书 前 言 《EDA设计与应用》课程综合实验是在该课程基础实验上的扩充实验，实验对象为高年级本科生。《EDA设计与应用》课程和该课程的实验安排在同一学期内，使用的是EDA综合实验室新增加的实验开发板和开发软件。但由于学时有限，不可能对该课程涉及到的所有内容都开出相应实验。为了充分利用现有设备并使学生更好地掌握EDA设计技术，提高学生应用系统的设计能力，所以在早期开出的较老的实验基础上，优化一些基础性的实验，同时结合学生所学专业课的知识点和新实验平台的资源，新增加一系列比较有特色的验证性和设计性实验。使学生在EDA实验时，结合本专业，充分掌握电子系统设计辅助工具的使用和EDA设计地关键技术。本实验指导书包含每个实验的内容说明，实验原理及实验详细步骤，同时在每章中提供参考设计的完整代码或者PCB版图。 实验系统简介 本综合实验的硬件系统由PC机和新购置的Altium NB1实验箱构成，软件包括Altium设计平台以及第三方设计工具（包括Altera的QuartusII或Xilinx的ISE，以及仿真软件Modelsim）。Altium集成开发环境Designer 6.0是比较有特色的一个电子系统开发工具，集成了包括电路系统顶层功能设计，原理图设计，PCB布线及信号分析；兼容多种语言和输入方式的FPGA/CPLD逻辑设计与仿真，嵌入式系统硬、软核设计及汇编或C代码开发；独立IP Core设计等一系列模块。基本整合了完整电路系统设计所需要的工具。同时，能够与第三方开发工具良好的接口匹配，实现更深层次的联合开发与优化。Altium自身提供了很多经过了验证的逻辑功能模块，且完全免费，可以大大减轻开发者的工作量，提高工程设计效率。Altium针对实验教学提供的Nanoboard 开发板，含有大量的硬件资源，可以根据这些资源，设计很多有特及一定难度的实验，使学生充分掌握EDA设计技术。同时，开发者也可以利用该开发板进行一些设计的验证工作。 实验目的和内容 实验目的：让学生了解和掌握《EDA设计与应用》课程教学中的知识点，提高学生的实际动手能力和工程设计能力。针对一定应用场合，培养学生进行需求分析，功能划分及系统规划的能力。 实验内容： 1．汽车尾灯控制设计； 2．可变频率加减计数器的逻辑设计与LCD显示验证； 3．霓虹灯控制器设计； 4. 密码锁设计。 课程要求 提前预习 阅读实验内容。 查阅参考资料。 认真实验 仔细阅读实验步骤。 确定使用到的硬件电路及其连接完好。 依据流程完成实验。 记录实验结果。 写好报告 报告内容：目的、原理、逻辑结构、仿真测试结果及实验分步操作结果。 注意： Altium Designer 软件开发平台是由Protel DXP发展而来，操作上很大部分与Protel DXP相同，故课程设计过程中可以参考Protel DXP的相关资料。 Altium Designer的安装目录下Help文件夹中提供全面的帮助文档，另外，Altium Designer 本身提供了强大的帮助系统（选择Help菜单或者F1键）。 Altium Designer支持中文版菜单。在英文菜单的界面下选择：DXP〉Preferences在弹出的对话框中Localization下面勾选Use localized resources，然后重新启动Altium Designer。 设计课题一： 汽车尾灯控制器设计 一 课程设计的目的： 1、 能够全面巩固和应用“数字逻辑”课程中所学的基本理论和方法，并初步掌握小型数字系统设计的基本方法； 2、 掌握VHDL语言编制小型模块的方法，并采用层次化设计； 3、 培养电路设计能力，懂得理论设计与实物实现的有效结合。 二 设计课题的要求: 汽车尾部左右侧各4个灯，实现以下四个状态： A：正常运行，指示灯全灭； B：左拐弯，左侧4个灯按左循环依次点亮； C：右拐弯，右侧4个灯按右循环依次点亮； D：刹车时，8个灯随1HZ脉冲同步闪烁。 三 实验原理和原理图： 根据课题汽车尾灯控制器的具体设计要求，可以得出四种状态下对应的输入输出关系，如下表所示： 输入 状态 左尾灯 右尾灯 00 正常 灭 灭 01 右拐 灭 D4-D5-D6-D7 10 左拐 D3-D2-D1-D0 灭 11 刹车 所有灯随脉冲闪烁 2位输入控制信号经过解码后产生4种可能的输出，对应汽车尾灯的4种状态。其中在“正常”状态下，左右尾灯均灭，即无输出；“右拐”状态时，启动对应的计数器对输入CLK计数，计数器输出经解码后控制右尾灯按D4-D5-D6-D7方向点亮；“左拐”状态类似于“右拐”状态；“刹车”状态时，通过一个与门允许CLK通过而控制所有灯闪烁。原理图