数字逻辑验及课程设计指导书.doc

数字逻辑实验及课程设计 指导书 —ALTERA EPF 10K10 张辉宜 陆 勤 编著 安徽工业大学计算机学院 2006年12月 前言 可编程器件除了体积小、容量大、I/O口丰富、易编程和加密等优点外，更突出的特点是其在系统可编程技术（In System Programmable，又称ISP技术）。也就是说它不但具有可编程和可再编程的能力，而且只要把器件插在系统内或线路板上，就能对其进行编程或者再编程。ISP技术打破了产品开发时必须先编程后装配的惯例，而可以先装配后编程，成为产品后还可以在系统反复编程。ISP技术使得系统内硬件的功能象软件一样被编程配置，使可编程器件真正做到了硬件的“软件化”设计，这便是当今的电子设计自动化技术（Electronic Design Automation，简称EDA技术）。因此，可编程器件的出现，使传统的电路设计方法和设计过程产生了一次革命性的飞跃。 可编程器件可分为数字可编程器件和模拟可编程器件两类。数字可编程器件的技术发展已相当成熟，并早已在电子产品中得到了广泛应用；模拟可编程器件的出现要晚一些，现有芯片的功能也比较单一。数字可编程器件按其密度又分为低密度PLD（Programmable Logical Device）和高密度PLD。低密度PLD器件如早期的PAL（Programmable Array Logic）、GAL（Generic Array Logic）等，都需要专门的编程器来编程，属半定制专用集成电路（Application Specific Integrated Circuits，简称ASIC）；高密度PLD如市场上十分流行的CPLD（Complex Programmable Logical Device，复杂可编程逻辑器件）、FPGA（Field Programmable Gates Array，现场可编程门阵列），属全定制ASIC电路，编程时仅需以JTAG方式（Join Test Action Group，边界扫描测试技术）与计算机并行口相连即可。相比而言，CPLD适合做各种算法和组合逻辑电路设计，而FPGA更适合完成时序比较多的逻辑电路。 Altera公司的CPLD器件又分为EPLD（Electronic PLD，电可擦除可编程逻辑器件）和FLEX（Flexible Logic Element Matrix，灵活逻辑单元阵列）。本书介绍的实验均以Altera公司生产的CPLD器件EPF 10K10为基础，结合MAX+PlusⅡ开发软件，在EDA-Ⅴ型实验箱上完成。  目 录 EDA-V实验系统简介 1 实验一 3-8译码器设计 11 1. 设计输入 11 2. 电路的编译与适配 15 3. 电路仿真与时序分析 16 4. 管脚的重新分配与定位 22 5. 器件的下载编程与硬件实现 23 实验二 全加器设计 27 实验三 4舍5入判别电路设计 28 实验四 优先权排队电路设计 29 实验五 数据比较器设计 30 实验六 平方器设计 32 实验七 8-3优先编码器设计 33 实验八 数据选择器设计 34 实验九 触发器功能的模拟实现 37 实验十 触发器的功能变换 40 实验十一 扫描显示电路的驱动 42 实验十二 用D触发器设计异步4位二进制加法计数器 45 实验十三 用JK触发器设计异步二—十进制减法计数器 46 实验十四 用74LS161两个宏连接成8位二进制同步计数器 47 实验十五 用74LS390两个宏连接成8位二—十进制异步计数器 48 实验十六 用74LS161采用清零和置数法组成六进制和十二进制计数器 49 实验十七 用D触发器和同步计数器加译码电路的方法构成7进制电路 50 实验十八 多功能寄存器 51 实验十九 ROM 54 实验二十 SDRAM 55 课程设计题目 57 EDA-V型实验系统介绍 系统的平面结构图如图1所示。 一、系统主要由以下模块组成： 4位米字型数码管显示模块 8位8字型数码管显示模块 矩阵键盘输入模块 16X16点阵模块 128X32液晶显示模块 iSPPAC适配器接口 CPLD/FPGA适配器接口 12位按键输入模块 18位拨码开关输入模块 蜂鸣器输出模块 电平调节模块 模拟信号源模块 话筒输入模块 语音输出模块 电阻电容扩展模块 自由扩展区 8路A/D转换模块 D/A转换模块 串行EEPROM模块 RS232扩展模块 EEPROM模块 单片机及RS232接口模块 可调数字信号源 二、各组成模块介绍 4位米字型数码管显示模块 数码管为共阴数码管。本模块的输入口共有21个，为17个段信号输入口和4个位信号输入口，分别为A1、A2、B