实验三+基于uartus+II的流水灯设计仿真.ppt

实验三：基于QuartusII原理图的流水灯设计及仿真 1．二进制译码器结合计数器实现 使用八进制计数器产生74LS138地址端所需的8个地址信号，将计数输出Q0、Q1、Q2分别接入74LS138的A0、A1、A2，为计数器提供低频连续脉冲CP，即可在74LS138的8个输出端获得流水灯的连续状态输出 2．移位寄存器构成顺序脉冲发生器实现 移位寄存器构成顺序脉冲发生器可用来控制LED灯按照设计的顺序节拍进行变化，从而实现流水效果。 74LS194是双向4位移位寄存器，为了控制8个灯，可以将2片74LS194级联后构成8位顺序脉冲发生器 完成上一个仿真后，请自行设计移存型流水灯，并进行仿真验证。 希望大家通过本次实验，上手并熟练掌握QuartusII的使用。 关于全程编译 启动全程编译： 选择Processing/Start Compilation,自动完成分析、排错、综合、适配、汇编及时序分析的全过程。 编译过程中，错误信息通过下方的信息栏指示（红色字体）。 双击错误信息，可以定位到错误所在处，改正后再次进行编译直至排除所有错误； 编译成功后，会弹出编译报告，显示相关编译信息。 * 工程编译完成后，设计结果是否满足设计要求，可以通过时序仿真来分析； 时序仿真主要包含如下的设置步骤： 打开波形编辑器； 设置仿真时间区域； 波形文件存盘； 将端口节点信号选入波形编辑器中； 编辑输入波形（输入激励信号）； 总线数据格式设置 启动仿真器 观察仿真结果（波形编辑文件及产生的波形报告文件分开显示） 若无法观察完整波形，可以使用热键Ctrl+W,即可看到完整的仿真波形。也可使用鼠标左右键，方法如下： * 选中后，右键放大，左键缩小 顺序并不是唯一的 五、时序仿真 1、建立波形矢量文件（左图）； 2、添加引脚节点 * 添加引脚节点（续） * 在Filter下选择“Pins：unassigned”，再单击“List”，列出引脚端口 ” 在Nodes Found下方的列表下选择所列出的端口，将其拖放到波形文件的引脚编辑区 3、设置仿真时间长度 * 默认为1us，这里将其设置为100us 4、设置仿真时间周期 * 默认为10ns，由于竞争冒险的存在，在仿真时信号波形和大量毛刺混叠在一起，影响仿真结果 因此，这里设置为500ns 5、编辑输入端口信号 * 窗口缩放（左键放大，右键缩小） 已编辑好的时钟波形 选中CP后，点击此符号，直接编辑周期脉冲信号 6、启动时序仿真 * 分析波形可见，与74LS138功能真值表一致，结果正确 低电平看做灯灭，高电平看做灯亮。 窄尖峰为冒险引起，不影响逻辑功能。 一、实验目的 掌握EDA集成工具软件Quartus II的使用； 了解基于PLD的EDA设计流程； 熟悉使用QuartusII原理图方式进行数字逻辑电路设计的方法； 熟练掌握使用QuartusII对逻辑电路进行仿真。 * 二、实验设备 计算机 * 三、实验原理 流水灯是一种效果灯光，它通过按固定的规律将LED点亮或熄灭 上图给出了一种简单的流水灯状态变化示意图，用逻辑电路控制8个LED灯，始终保持7亮1暗，在脉冲信号CP的推动下循环流动； 将灯亮用1表示，灯灭用0表示； ……………………………… 八进制计数器可以通过将3个JK或D触发器 先组成T’触发器，然后再级联为异步计数器 顺序脉冲发生器启动时需要通过置数功能先预置状态初值， 然后再切换回移位状态，这需要对74LS194的M1、M0 模式控制端使用开关进行模式切换 1．设计一个计数译码型流水灯的逻辑电路并完成仿真测试，电路采用8灯结构，8个灯按7亮1暗的规律循环流动，步骤要求如下： （1）在Quartus II软件环境下，采用原理图方式，完成逻辑电路设计。 （2）启动全程编译，若存在严重的逻辑问题编译时会报错，修改直至电路无误； （3）新建波形激励文件并配置测试端口，合理设置仿真时间长度及仿真时钟周期； （4）启动仿真。仿真运行完毕后会生成报告波形。分析仿真波形的特征，印证设计目标，是否达到预期设计。 2．设计一个移存型流水灯的逻辑电路并完成仿真测试，电路采用8灯结构，8个灯按1亮7暗的规律循环流动。 设计的步骤要求同上。 * 四、实验内容和要求 1、异步模八计数器设计（在QuartusII中画图） 由JK→T’构成异步模八计数器为74LS138产生连续变化的地址信号； f1为连续脉冲CP，为便于视觉观察，输入频率一般应为1-10Hz； Q2、Q1、Q0分别接到74138的地址端A2、A1、A0； * 计数译码型流水灯参考设计 2、译码器应用（在QuartusII中进行图形设计） Q2、Q1、Q0接三个JK触发器的Q端输出，接收前端计数器输出的地址信号； Y0、Y1、……Y7与