EDA技术实验指导书.doc

《EDA技术》实验指导书 面向专业： 通信工程 信息工程 自动化 电子信息工程 电气工程及其自动化 信息与通信工程学院 2016年9月 前 言 一、课程性质 本课程是电子信息工程、通信工程、信息工程和自动化专业必修的专业实验课程。通过本课程的教学，使学生掌握EDA技术的开发流程，学会利用以硬件描述语言为描述工具，以可编程逻辑器件为实现载体，在数字系统设计领域熟练应用EDA技术，使其具备研究和开发现代数字系统的能力。 专业安排 本系统分为多个模块，适合通信工程、信息工程、自动化、电子信息工程、电气工程及其自动化等专业使用。 三、本书特点 本实验指导书的特点是引入工程项目机制来管理实验项目，着重培养学生的方案设计、算法分析和现场调试能力，为培养卓越工程师打下坚实的基础。 目 录 前 言 I 第一章 实验系统 1 1.1 系统整体结构 1 1.2 核心板 1 1.3 基础扩展模块 2 1.4 自动控制模块 3 1.5 信号处理模块 3 1.6 通信接口模块 4 第二章 开发平台简介 5 2.1 Quartus II简介 5 2.2 Quartus II开发流程 5 第三章 实验项目 9 实验1 平台应用及全加器设计 9 实验2 信号发生器设计 11 实验3 数字电压表设计 13 实验4 数字频率计设计 16 实验5 交通灯控制器设计 19 第一章 实验系统 1.1 系统整体结构 本实验指导书采用的EDA综合实验开发系统是我院电子信息与通信技术实验教学中心自主研制，整体结构如图所示。 1.2 核心板 核心板采用Altera公司的EP4CE22E22C8N芯片，具有低内核电压、低功耗的特点。芯片内部具有22320个逻辑单元，594kbit RAM嵌入式储存器，66个嵌入式18×18乘法器，4组通用PLL。 1、DIP开关 主要功能是控制高低电平，通过手动控制为系统提供稳定的逻辑信号。系统总共提供了3位拨档开关，当开关的档位在上方时则输出高电平“1”，反之则为低电平“0”。 2、复位开关 复位开关可以通过手动控制为系统提供脉冲信号。在系统中一共提供了5位的按键开关，当按下键后其输出为低电平“0”，反之则为高电平“1”。 3、发光二极管LED 由一片74HC573锁存器驱动，74HC573使能后，IO口输出高电平LED点亮，反之LED则熄灭，可以模拟二进制数据输出。 4、数码管 采用2位共阴极数码管，由一片74HC573锁存器驱动数码管段选，由两个三极管S8050驱动数码管位选，用于显示两位数值。 5、蜂鸣器 由1个无源蜂鸣器和1个三极管S8050组成。 6、储存 在本系统中采用1个32M×8位的串行Flash W25Q256，通过对其编程控制，进行数据储存与提取。如：语音存储与回放实验。 7、时钟 使用50MHz有源晶振，可以为AD/DA数字频率计提供参考时钟。 1.3 基础扩展模块 基础扩展模块有时钟模块、数字信号源、数码管模块、矩阵键盘模块、红外模块和温度模块。 1、时钟模块 时钟模块中的主芯片是DS1302，DS1302由VCC1或VCC2（备用电池）两者中的较大者供电。当VCC2大于VCC1＋0.2V时，VCC2给DS1302供电。当VCC2小于VCC1时，DS1302由VCC1供电。X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送；I/O为串行数据输入输出端（双向）；SCLK始终是输入端。 2、数字信号源 数字信号源由74HC04反相缓冲器、74HC163计数器、74HC4060计数器组成，24MHz晶振通过74HC04反相缓冲器输出5V，24M正弦波，通过74HC163二、四、八分频，74HC4060也是实现分频，其分频输出的频率都在模块的相应位置查看。 3、数码管模块 数码管模块使用的是4位共阴数码管，由两片74HC573驱动位选信号以及段选信号。74HC573当锁存使能端LE为高时，这些器件的锁存对于数据是透明的（也就是说输出同步）。当锁存使能变低时，符合建立时间和保持时间的数据会被锁存。OE为片选端。 4、矩阵键盘模块 4×4键盘主要是通过编程实现0～F的输入，也可以作为一个控制键。其中行占用4个I/O，列占用4个I/O。 5、红外模块 红外模块中由红外接收头HS0038和一个上拉电阻组成，红外接收头的工作频率为38kHz。当红外接收头接收到38kHz的信号时输出低电平“0”，反之输出高电平“1”，从而实现红外信号的解码。 6、温度模块 温度模块由DS18B20和一个上拉电阻组成，DS18B