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目录第一部分 QuartusⅡ CPLD开发系统简介 (1)第二部分 基础验证实验 (16)实验1 译码器及译码显示电路设计 (16)实验2 编码器及数据选择器设计 (20)实验3 加法器设计 (23)实验4 乘法器设计 (26)实验5 触发器设计 (34)实验6 寄存器设计 (39)实验7 移位寄存器设计 (41)实验8 计数器设计 (44)实验9 可预置数的计数器设计.....错误！未定义书签。
第三部分 设计型实验...............错误！未定义书签。
实验1 频率计设计...............错误！未定义书签。
实验2 多功能数字钟设计.........错误！未定义书签。
实验3 彩灯控制器设计...........错误！未定义书签。
实验4 交通灯控制器设计.........错误！未定义书签。
第一部分 QuartusⅡ CPLD开发系统简介1．1 概述ALTERA公司的CPLD开发系统目前主要MAX+PLUSⅡ和QuartusⅡ两种，其中MAX+PLUSⅡ在前面几章内容已经做了详细介绍。
QuartusⅡ的用途与MAX+PLUSⅡ是一致的也是解决CPLD/FPGA开发过程中的编辑、编译、综合及仿真等内容。
目前最高版本为QuartusⅡ2.1，是目前CPLD/FPGA开发工具中较为理想的综合、仿真软件。
具有许多优良的特性。
1、承了MAX+PLUSⅡ的优点：图形输入依然形象，图形符号与MAX+PLUSⅡ符号一样符合数字电路的特点，大量74系列器件符号使初学者在较短的时间内利用图形编辑设计出需要的电路。
文本输入几乎与MAX+PLUSⅡ相同，而且在文本的每一行都有行号，使用语言编写的电路清晰易读。
底层编辑仍然采用Chipview方式，管脚排列位置映射了实际器件管脚，简单的鼠标拖放即可完成底层编辑。
2、持的器件更多：除了支持MAX3000、MAX7000、FLEX6000、FLEX10KE、ACEX1K等MAX+PLUSⅡ已支持的器件外，还支持PEX20K、APEX20KE，APEXⅡ、EXCALIBUR-ARM、Mercury、Stratix等MAX+PLUSⅡ下无法支持的大容量高性能的器件。
VHDL语言简介VHDL（VHSIC Hardware Description Language）即可高速集成电路硬件描述语言，是一种用于描述数字系统和电路的硬件描述语言。
它在1981年由美国国防部的高速集成电路联合委员会（VHSIC）开发，用于设计大规模集成电路。
VHDL是一种面向对象的语言，可以用于描述各种数字系统，从简单的逻辑门到复杂的处理器。
它提供了丰富的语法和语义，使得设计人员可以准确地描述他们的电路和系统。
VHDL的优势VHDL作为一种硬件描述语言，在数字系统设计中具有许多优势。
1.可重用性：VHDL允许设计人员创建可重用的模块和子系统，这些模块和子系统可以在不同的项目中重复使用，提高了设计效率和可维护性。
2.仿真和验证：VHDL具有强大的仿真和验证能力，可以在设计之前对系统进行全面的仿真和验证。
这有助于检测和纠正潜在的问题，并确保系统在硬件实现之前达到预期的功能。
3.抽象级别：VHDL允许设计人员在不同的抽象级别上描述系统，从高级的行为级别到底层的结构级别。
这使得设计人员可以根据需要在不同的级别上工作，并且可以更容易地进行系统级别的优化。
4.灵活性和可扩展性：VHDL支持灵活的设计方法和工作流程，并允许设计人员在设计过程中进行迭代和修改。
它还可以与其他常用的设计工具和方法集成，以满足特定的需求。
VHDL语言的基本结构VHDL语言由模块、实体、架构以及信号和过程等基本元素组成。
模块（Module）模块是VHDL中描述数字系统的最基本单位。
一个模块可以包含多个实体和架构，并通过连接信号进行通信。
每个模块都有一个顶层实体和一个或多个架构。
实体（Entity）实体是描述模块的接口和行为的抽象。
它定义了输入输出端口，以及模块对外部环境的接口。
一个实体可以有一个或多个架构。
架构（Architecture）架构描述模块的具体行为和内部结构。
它定义了模块的内部信号和过程，以及对外部信号和过程的接口。
VHDL与硬件描述语言VHDL（VHSIC Hardware Description Language）是一种硬件描述语言，被广泛应用于数字电路和系统的设计、仿真和验证中。
本文将介绍VHDL的基本概念、语法和应用，以及其在硬件设计中的重要性和优势。
一、VHDL的基本概念与语法VHDL是由美国国防部下属的VHSIC（Very High Speed Integrated Circuits）计划发起的硬件描述语言标准化工作中发展起来的，它源于Ada语言，并在此基础上进行了修改和扩展。
VHDL采用了面向对象的设计思想，通过描述硬件的结构和行为，实现了对数字系统的高层次抽象。
VHDL的基本元素包括实体（entity）、结构（architecture）和配置（configuration）。
实体定义了模块的接口和信号，结构描述了模块内部的组织和连接关系，配置用于将不同实体和结构进行绑定。
此外，VHDL还提供了丰富的数据类型、控制结构和函数库，以支持复杂的逻辑运算和算术操作。
VHDL代码的编写需要遵循一定的语法规则，如正确使用关键字、语句结束符号等。
此外，注释和缩进等规范的使用可以提高代码的可读性和可维护性。
二、VHDL的应用1. 数字电路设计VHDL在数字电路设计中被广泛应用，通过使用VHDL语言，设计人员可以描述和验证各种数字逻辑电路，包括组合逻辑电路和时序逻辑电路。
借助VHDL仿真工具，可以进行功能仿真、时序仿真和行为仿真，验证设计的正确性和性能。
2. 系统级设计除了用于电路级设计，VHDL还可以用于系统级设计。
通过对模块的整合和功能描述，可以搭建更为复杂的系统，并在此基础上进行仿真和验证。
VHDL支持高级抽象和层次化设计，使得系统级设计更加灵活和可重用。
3. ASIC和FPGA设计VHDL在应用特定的集成电路（ASIC）和现场可编程门阵列（FPGA）的设计中，具有非常重要的地位。
ASIC是在集成电路制造厂中进行定制化设计和生产的芯片，而FPGA则是可以在现场进行编程和配置的可重构芯片。
《VHDL硬件描述语言》教学大纲一、课程基本信息课程名称：VHDL硬件描述语言课程编码：31082008课程类别：学科基础选修课程适用专业：计算机科学与技术开课学期：第3学年第1学期课程学时：32课程学分：2先修课程：数字逻辑电路并修课程：算法分析课程简介：vhdl是计算机科学与技术专业选修的基础课程，主要讲述vhdl硬件描述语言的基础知识，以及用vhdl硬件描述语言设计的基本理论和方法。
数字逻辑电路课程包括vhdl程序结构和描述、vhdl 顺序语句，并行语句，数字逻辑单元的设计等内容。
二、课程教育目标通过vhdl 语言课程的学习，使学生掌握vhdl硬件描述语言的基本原理和设计方法，运用vhdl语言设计基本的数字电路设计，为以后学习计算机组成原理、计算机配置与维护等后续课程以及从事数字电子技术领域的工作打下扎实的基础。
三、课程教学内容、要求及学时安排第一章 EDA技术概述和 vhdl语言【教学内容】1． EDA技术概述2． vhdl 语言概述【教学要求】1．了解EDA技术和vhdl语言。
【教学方法】理论联系实际，课堂讲授，课后作业等。
【学时】1第二章 vhdl语言基础【教学内容】1． vhdl程序结构2． vhdl 语言描述3. vhdl语言的数据类型4. vhdl 语言的顺序描述语句5. vhdl 语言的并发描述语句【教学要求】1．掌握vhdl语言的顺序描述语句，并发描述语句。
2．熟悉vhdl语言的结构。
3．了解vhdl语言的数据类型。
【教学方法】理论联系实际，课堂讲授，课后作业等。
【学时】9第三章数字逻辑单元设计【教学内容】1．组合逻辑电路设计2．数据运算单元设计3. 时序逻辑电路设计【教学要求】1．掌握组合逻辑电路设计和时序逻辑电路设计。
2．熟悉数据运算单元设计。
3．了解总线缓冲单元设计。
【教学方法】理论联系实际，课堂讲授，课后作业等。
【学时】10四、考核及成绩评定（一）命题原则与思想综合考核所学知识、各章节的知识点、要求掌握的基本知识和基本原理，试题难易适中，学习成绩具有一定的区分度。
