下载文档原格式
石河子大学本科毕业设计实验指导书基于EDA平台的电子实训实验设计与开发学生姓名贺权指导教师任玲所在学院机械电气工程学院专业电气工程及其自动化年级11级（1）班中国·新疆·石河子2015年6月目录一、软件工具的安装 (2)二、实验部分 (3)实验一组合逻辑3-8译码器 (3)实验二汽车尾灯控制电路 (11)实验三、基于VHDL语言的数字秒表电路 (15)一、软件工具的安装本实验使用的是Quartus II 9.0，该软件可运行在winxp/win7/win8（包括兼容模式）等系统下，下载安装破解方法如下：1.在Altera公司官网上下载Quartus II 9.0的安装文件。
其中包括Quartus II 9.0的安装文件和ip库。
2.开始安装，win8以下的可以通过解压后得到安装文件，win8以上的直接双击打开就行，先安装90_quartus_windows，然后是90_ip_windows。
默认装在C盘，确保空间足够。
3.软件可免费试用30天。
鼓励购买正版，破解方法可百度。
4.用Quartus_II_9.0_b151破解器.exe破解C:\altera\90\quartus\bin下的sys_cpt.dll文件（运行Quartus_II_90_b151破解器.exe后,首先要点击“浏览”选中sys_cpt.dll，安装默认的sys_cpt.dll路径是在C:\altera\90\quartus\bin下，选中sys_cpt.dll后再点击“应用”。
很多用户上来就点击“应用”，实际上并没有破解这个软件）。
5.把license.dat里的XXXXXXXXXXXX 用您老的网卡号替换(在Quartus II7.2的Tools菜单下选择License Setup，下面就有NIC ID)。
6.在Quartus II 9.0的Tools菜单下选择License Setup，然后选择Licensefile，最后点击OK。
目录目录.............................................................................. 第一部分 EDA（CPLD/FPGA）技术概述.. 0第三部分 QUARTUSII 开发工具的基本操作 (14)第四部分：基础实验 (30)【实验01】组合电路 (30)【实验02】扫描显示电路实验 (35)【实验03】七人表决器 (38)【实验04】格雷码变换 (39)【实验05】四位全加器 (41)【实验06】多路选择器 (43)【实验07】四位并行乘法器 (44)【实验08】设计基本触发器 (45)【实验09】触发器功能模拟 (47)【实验10】设计74LS169计数器功能模块 (50)【实验11】步长可变的加减计数器 (52)【实验12】计数器及时序电路 (53)【实验13】数控分频器 (58)【实验14】可控脉冲发生器 (62)【实验15】正负脉宽数控调制信号发生器 (64)【实验16】四位并行流水乘法器 (65)第五部分：综合实验 (67)【实验01】矩阵键盘控制接口设计实验 (67)【实验02】电子色子游戏机设计实验 (70)【实验03】数字时钟设计实验 (72)【实验04】秒表设计实验 (75)【实验05】VGA显示接口设计实验（VGA彩条信号发生器） (78)【实验06】PS/2键盘接口设计实验 (81)【实验07】16×16点阵汉字显示设计实验 (84)【实验08】液晶显示与应用设计实验 (87)【实验09】串行AD数据采集与显示设计实验 (89)【实验10】数字电压表设计实验（并行AD数据采集与显示） (91)【实验11】简易函数信号发生器设计实验(并行DA转换) (94)【实验12】波形发生与扫频信号发生器设计实验（串行DA） (96)【实验13】硬件电子琴电路设计实验 (99)【实验14】乐曲自动演奏与硬件电子琴设计实验 (102)附录 I——核心板硬件资源连接 (104)第一部分 EDA（CPLD/FPGA）技术概述电子设计自动化（EDA）技术是以计算机科学和微电子技术发展为先导，汇集了计算机图形学、拓扑逻辑学、微电子工艺与结构、计算数学等多种计算机应用学科的最新技术成果，在先进的计算机工作平台上开发出来的一整套电子系统设计的软件工具。
编著 李蔓华 陈昌虎 李晓高自动控制理论实验指导书目录实验装置简介·························································（3-4·）实验一控制系统典型环节的模拟·················（5-6）实验二一阶系统的时域响应及参数测定·····（6-7）实验三二阶系统的瞬态响应分析·················（8-9）实验四频率特性的测试·······························（9-13）实验五PID控制器的动态特性······················（13-15）实验六典型非线性环节·································（15-18）实验七控制系统的动态校正（设计性实验）··（19）备注：本实验指导书适用于自动化、电子、机设专业，各专业可以根据实验大纲选做实验。
西门子PLC应用（S7-300）实验指导书重庆科技学院电子信息工程学院自动化教研室1实验一基本逻辑指令编程实验一、实验目的：1.熟悉S7-300 PLC的组成.2.熟悉STEP 7编程软件的使用方法。
3.掌握基本逻辑指令的使用方法。
4.学会用基本逻辑指令实现顺控系统的编程。
5.学会PLC程序调试的基本步骤及方法。
6.学会用PLC改造继电器典型电路的方法。
二、实验设备：PLC实验台 1套三、预习内容：1.熟悉STEP7编程软件的使用方法，请详细阅读教材第4章的全部内容。
2.熟悉S7-300 PLC的基本位设备：I、Q、M、T等。
3.熟悉S7-300 PLC基本逻辑指令的使用方法。
4.熟悉典型继电器电路的工作原理。
5.预习本次实验内容，在理论上分析运行结果，预先写出程序的调试步骤。
四、实验步骤：1.了解S7－300 PLC的组成，熟悉PLC的电源、输入信号端I和公共端M、输出信号端Q 和公共端L；PLC及PC机的通讯口、编程电缆的连接；PLC上扩展单元插口的连接方法；RUN/STOP 开关及各类指示灯的作用等。
2.在PC机启动STEP 7编程软件，新建项目，进入编程环境。
3.根据实验内容，在STEP 7编程环境下进行硬件组态、输入梯形图程序，保存。
4.仿真调试，运行程序，调试并修改。
5.写实验报告。
五、实验内容：1.走廊灯三地控制程序（基础题）(1) 控制要求：走廊灯三地控制：走廊东侧开关、走廊中间开关、走廊西侧开关均能控制走廊灯的亮灭。
(2) 输入/输出信号定义：自定义I/O信号(4) 程序设计（梯形图）2. 电动机的点动＋连动程序（基础题）(1) 系统控制要求：①电动机的点动控制：按下点动启动按钮，电动机启动运行；松开点动启动按钮，电动机停止运行。
②电动机的连动控制：按下连动启动按钮，电动机启动运行；松开连动启动按钮，2电动机仍然继续运行；只有当按下停止按钮时，电动机才停止运行。
③保护：系统有失压、过载保护。
数字电路设计实训实验指导书编写人：许一男审核人：金永镐延边大学工学院电子信息通信学科目录一、基础实验部分实验一门电路逻辑功能及测试 (1)实验二组合逻辑电路（半加器、全加器及逻辑运算） (5)实验三R-S,D,JK触发器 (9)实验四三态输出触发器，锁存器 (12)实验五集成计数器及寄存器 (15)实验六译码器和数据选择器 (18)实验七555时基电路 (21)二、选做实验部分实验八时序电路测试机研究 (26)实验九时序电路应用 (29)实验十四路优先判决电路 (31)三、创新系列（数字集成电路设计）实验部分实验十一全加器的模块化程序设计与测试 (33)实验十二串行进位加法器的模块化程序设计与测试 (35)实验十三N选1选择器的模块化程序设计与测试 (36)实验一门电路逻辑功能及测试一、实验目的1. 熟悉门电路逻辑功能2. 熟悉数字电路学习机及示波器使用方法二、实验仪器及材料1. 双踪示波器2. 器件74LS00 二输入端四与非门2片74LS20 四输入端双与非门1片74LS86 二输入端四异或门1片74LS04 六反相器1片三、预习要求1. 复习门电路工作原理及相应逻辑表达式。
2. 熟悉所用集成电路的引线位置及引线用途。
3. 了解双踪示波器的使用方法。
四、实验内容实验前按学习机使用说明先检查学习机电源是否正常，然后选择实验用的集成电路，按自己设计的实验电路图接好连线，特别注意Vcc及接地线不能接错。
线接好后经实验指导教师检查无误方可通电实验。
实验中改动接线需先断开电源，接好线后再通电实验。
1. 测试门电路逻辑功能图1.1（1）选用四输入与非门74LS20一只，插入面包板，按图1.1接线，输入端接S1~S4（电平开关输出端口），输出端接电平显示发光二极管（D1~D8任意一个）。
（22.异或门逻辑功能测试。
图1.2（1）选二输入四异或门电路74LS86，按图1.2接线，输入端1、2、4、5接电平开关，输出端A、B、Y接电平显示发光二极管。
EDA技术与VHDL实验指导书电气中心实验室编制2011-9前言《EDA技术与VHDL实验指导书》是与理论课程《EDA技术与VHDL》配套开出的，是电子信息工程等专业的一门专业选修课程，对电子信息工程等专业的学生具有非常重要的作用。
本实验课与理论课同时进行，与理论课有着较密切的联系。
因此学生在做本实验之前必须具备1.一定的C语言基础；2.电路与电子技术的基础知识；3.计算机辅助设计的基本操作能力；4.理论联系实践的自学能力。
学生学习完本实验课后，应具有1.能熟练使用Quartus II等EDA开发工具软件；2.掌握CPLD/FPGA芯片的基本使用方法，能用现代数字系统的设计方法进行基本的数字系统设计；3.掌握图形编辑和VHDL文本编辑两种设计方法，重点是VHDL文本编辑；4.具备基本的开发能力，为后续学习打下坚实的基础等方面能力。
从70 年代第一片可编程逻辑器件PROM的诞生到现在的CPLD/FPGA，数字系统的设计发生了本质的变化。
基于CPLD/FPGA和EDA（电子设计自动化）工具进行数字系统的设计与开发。
它代表了数字电信领域的最高水平，给数字电路的设计带来了革命性的变化。
从传统的对电路板的设计到现在的基于芯片的设计，使得数字系统设计的效率大大提高，产品更新速度大大加快，设计周期大大变短。
所以本科生学习本课程有着非常重要的意义。
本实验不同于其它实验，其实验手段和实验方法都有重大的变化，要求实验前提交预习报告，检查通过后方可实验，设计与综合实验环节。
本实验是在PC 平台上，用原理图或文本进行输入，然后进行编译，通过之后再进行波形仿真，如有缺陷，对源文件进行修改。
利用ISP技术、采用EDA工具、应用PLD 器件，在PC及EDA开发平台上进行。
实验一组合逻辑电路设计实验学时：3学时实验类型：验证实验要求：必做一、实验目的1.熟练掌握QuartusII开发工具软件；2.掌握门电路VHDL语言程序设计方法；3.掌握选择器VHDL语言程序设计方法；4.掌握加法器VHDL语言程序设计方法；5.熟悉VHDL编程的基本方法；二、实验原理1.二输入与门二输入与门是我们数字电路中的一个基础逻辑门电路，是最基本的逻辑门电路之一，也是最简单的逻辑门之一。
（OA自动化）电子设计自动化(eda)实验指导书电子设计自动化（EDA）实验指导书前言近些年来，电子设计自动化（EDA）技术发展迅速。
一方面，各种大容量、高性能、低功耗的可编程逻辑器件不断推出，使得专用集成电路（ASIC）的生产商感受到空前的竞争压力。
另一方面，出现了许多EDA设计辅助工具，这些工具大大提高了新型集成电路的设计效率，使更低成本、更短周期的复杂数字系统开发成为可能。
于是一场ASIC与FPGA/CPLD之争在所难免。
然而PLD器件具有先天的竞争优势，那就是可以反复编程，在线调试。
EDA技术正是这场较量的推动引擎之一。
一般来说，EDA技术就是以计算机为平台，以EDA软件工具为开发环境，以HDL为设计语言，以可编程器件为载体，以ASIC、SOC芯片为目标器件，以电子系统设计为应用方向的电子产品自动化设计过程。
设计者只需编写硬件描述语言代码，然后选择目标器件，在集成开发环境里进行编译，仿真，综合，最后在线下载调试。
整个过程，大部分工作由EDA软件完成。
全球许多著名的可编程器件提供商都推出了自己的集成开发工具软件，如Altera公司的MAX+PLUSⅡ、QuartusⅡ软件；Xilinx公司的Foundation、ISE软件，Lattice公司的ispExpert软件，Actel 公司的Libero软件等。
这些软件的推出，极大地促进了集算法设计、芯片编程、电路板设计于一体的EDA技术的发展。
另外，在以SOC 芯片为目标器件的电子系统设计要求下，可编程器件的内部开始集成高速的处理器硬核、处理器软核、DSP模块、大量的存储资源、高速的串行收发模块、系统时钟管理器、多标准的I/O接口模块，亦使得设计者更加得心应手，新一轮的数字革命由此引发。
EDA技术是一门实践性很强的学科，要培养出具有竞争力的一流IC设计人才，动手能力是关键。
只有通过理论学习，加上现场实验，在使用软件编程加硬件调试的过程中真正获得锻炼，增长技能。
《电子设计自动化》上机实验指导书二O一O年九月练习一二极管正反向特性实验目的1、熟悉Protel 99 SE设计环境2、掌握使用Protel 99 SE绘制电路原理图的方法3、掌握使用Protel 99 SE 对电路进行仿真分析的方法实验内容一、绘制电路原理图1、启动Protel 99 SE2、建立设计数据库Diode.ddb3、建立原理图文件Diode.sch4、绘制如下的二极管电路原理图*二、仿真分析1、对电路进行直流参数扫描分析（DC Sweep），参数设置如下：Active Signal：R[i]Source Name；V1Start Value；-30VStop Value：2VStep Value：20mV2、观察二极管伏安特性曲线3、局部放大波形观察正向导通和反向击穿两个拐点的情况4、测量二极管的正向导通电压和反向击穿电压*可以到学习“电路仿真”时再进行练习，下同。
练习二共基极放大电路实验目的1、熟悉Protel 99 SE设计环境2、掌握使用Protel 99 SE绘制电路原理图的方法3、掌握使用Protel 99 SE 对电路进行仿真分析的方法实验内容一、绘制电路原理图1、启动Protel 99 SE2、建立设计数据库CommonBase.ddb3、建立原理图文件CommonBase.sch4、图纸大小为A，横向，图纸中其他设置用默认设置。
5、绘制如下的共基极放大电路原理图元器件表：6、生成元器件清单文件二、仿真分析1、电路仿真参数设置：设置正弦电压源V3的属性如下：AC：1VAmplitude：1mVFrequency：1k2、静态工作点分析⑴分析IN、OUT、C、E四点的静态工作点值。
参数设置如下：Active Signal：q1[ib]、q1[ic]、q1[ie]、r1[i]、r2[i]⑵查看分析结果c 7.679V e -643.2mVin 0.000V out 0.000V3、放大倍数分析⑴对电路进行瞬态分析（Transient/Fourier），进行瞬态分析，得出IN、OUT、C、E四的点的波形图。
参数设置如下（或不改变系统默认设置的参数）：Active Signal：IN、OUTStart Time；0Stop Time：5msStep Time：20usMaximum Step：20us⑵测量输入、输出波形，计算电路的放大倍数4、输入、输出电阻分析⑴对电路进行传递函数分析（Transfer Function），参数设置如下：Active Signal：IN、OUTSource Name；V3Refence Node：0⑵查看分析结果5、频率响应分析⑴对电路进行交流小信号分析（AC Small Signal Analysis），参数设置如下：Active Signal：OUTStart Frequency；1.00Stop Frequency：1.000megTest Points：100Sweep Type：Linear⑵观察频率响应曲线，分析该电路的频率特性三、建封装库和元器件封装1、建一个封装库，封装库名为Examlib.LIB；2、并画一个如下图的器件封装，作为电路图中电源的封装形式，器件名为VPCB。
尺寸如图所示（尺寸标注不要画出），左上角对准坐标原点。
四、PCB设计要求：1、PCB布线要求为单面板2、PCB大小为1000mil＊1000mil，如图尺寸标注3、加载网络表过程中出现的警告和错误都要逐一排除4、器件分布及走线可自行设计（下图仅为参考图），但要符合设计的基本规则。
步骤：1、原理图中，设置元件的封装形式（各元器件封装见二）2、生成网络表3、建立PCB文件CommonBase.pcb4、在Keepout Layer中，设置电路板的板边界5、加载常用元件封装库Advpcb.ddb、DC to DC.ddb、General.ddb等6、装入网络表7、自动布局8、布局的手工调整9、自动布线10、布线的手工调整练习三用电阻改善的推挽电路实验目的1、熟悉Protel 99 SE设计环境2、掌握使用Protel 99 SE绘制电路原理图的方法3、掌握使用Protel 99 SE 对电路进行仿真分析的方法实验内容一、绘制电路原理图1、启动Protel 99 SE2、建立设计数据库pull-push.ddb3、建立原理图文件pull-push.sch4、图纸大小为A，横向，图纸中其他设置用默认设置。
5、绘制如下的用电阻改善的推挽电路元器件表：6、生成元器件清单文件二、仿真分析1、设置正弦电压源V1的属性如下：AC：1VAmplitude：1mVFrequency：10k2、静态工作点分析⑴分析电路的静态工作点，得到IN、OUT两点的静态工作点值。
参数设置如下：Active Signal：IN、OUT⑵查看分析结果In 0.000V Out -20.66mV3、时域特性分析⑴对电路进行瞬态分析（Transient/Fourier），得到IN、OUT两点的电压波形图。
参数设置如下（或不改变系统默认设置的参数）：Active Signal：IN、OUTStart Time；0Stop Time：5msStep Time：20uMaximum Step：20u⑵观察输出波形三、建封装库和元器件封装1、建一个封装库，封装库名为Examlib.LIB；2、并画一个如下图的器件封装，作为电路图中电源的封装形式，器件名为Powerpcb。
尺寸如图所示（尺寸标注不要画出），左上角对准坐标原点。
四、PCB设计要求：1、PCB布线要求为单面板2、PCB大小为1000mil＊1000mil，如图尺寸标注3、加载网络表过程中出现的警告和错误都要逐一排除4、器件分布及走线可自行设计（下图仅为参考图），但要符合设计的基本规则。
步骤：1、原理图中，设置元件的封装形式（各元器件封装见二）2、生成网络表3、建立PCB文件pull-push.pcb4、在Keepout Layer中，设置电路板的板边界5、加载常用元件封装库Advpcb.ddb、DC to DC.ddb、General.ddb等6、装入网络表7、自动布局8、布局的手工调整9、自动布线10、布线的手工调整练习四正弦振荡电路实验目的1、熟悉Protel 99 SE设计环境2、掌握使用Protel 99 SE绘制电路原理图的方法3、掌握使用Protel 99 SE 对电路进行仿真分析的方法实验内容一、绘制电路原理图1、启动Protel 99 SE2、建立设计数据库Osci.ddb3、建立原理图文件Osci.sch4、绘制如下的电感三点式正弦振荡电路原理图二、仿真分析1、设置初始化条件打开IC属性对话框Part：0V2、振荡特性分析⑴对电路进行瞬态分析（Transient/Fourier），参数设置如下：Active Signal：OUTStart Time；0Stop Time：10mStep Time：20uMaximum Step：20u勾选Use Intial Conditions复选框⑵观察输出波形，说明振荡过程3、参数扫描分析⑴对电路进行参数扫描分析（Parameter Sweep），参数设置如下：Parameter：CStart Value；1uFStop Value：10uFStep Value：5uF⑵观察分析结果，说明振荡元件参数变化对振荡特性的影响练习五模拟放大电路实验目的1、熟悉Protel 99 SE设计环境2、掌握使用Protel 99 SE绘制电路原理图的方法3、掌握使用Protel 99 SE 对电路进行仿真分析的方法实验内容一、绘制电路原理图1、启动Protel 99 SE2、建立设计数据库applifier.ddb3、建立原理图文件applifier.sch4、图纸大小为A，横向，图纸中其他设置用默认设置。
5、绘制如下的模拟放大电路原理图元器件表：三个电源的封装形式Volt_pcb为自建的封装6、生成元器件清单文件二、仿真分析1、设置正弦电压源Vin的属性如下：AC：1VAmplitude：1mVFrequency：1k2、静态工作点分析⑴分析电路的静态工作点，得到IN、OUT两点的静态工作点值。
参数设置如下：Active Signal：IN、OUT⑵查看分析结果Input 0.000V Output8.099mV3、时域特性分析⑴对电路进行瞬态分析（Transient/Fourier），得到Input、Output 两点的电压波形图。
参数设置如下（使用系统的默认参数）：Active Signal：IN、OUTStart Time；0Stop Time：5mStep Time：20uMaximum Step：20u⑵观察分析结果4、频域特性分析⑴对电路进行交流小信号分析（AC Small Signal Analysis），参数设置如下：Active Signal：OUTStart Frequency；1.00Stop Frequency：1.000megTest Points：100Sweep Type：Linear⑵观察频率响应曲线，分析该电路的频率特性5、去除反馈网络，进行时域和频域分析，对比分析结果，说明负反馈的作用。
三、建封装库和元器件封装1、建一个封装库，封装库名为Examlib.LIB；2、并画一个如下图的器件封装，作为电路图中电源的封装形式，器件名为Volt_pcb。
尺寸如图所示（尺寸标注不要画出），左上角对准坐标原点。
四、PCB设计要求：1、PCB布线要求为单面板2、PCB大小为1000mil＊1000mil，如图尺寸标注3、加载网络表过程中出现的警告和错误都要逐一排除4、器件分布及走线可自行设计（下图仅为参考图），但要符合设计的基本规则。
步骤：1、原理图中，设置元件的封装形式（各元器件封装见二）2、生成网络表3、建立PCB文件Feedback.pcb4、在Keepout Layer中，设置电路板的板边界5、加载常用元件封装库Advpcb.ddb、DC to DC.ddb、General.ddb等6、装入网络表7、自动布局8、布局的手工调整9、自动布线10、布线的手工调整练习六直流电源电路实验目的1、熟悉Protel 99 SE设计环境2、掌握使用Protel 99 SE绘制电路原理图的方法3、掌握使用Protel 99 SE 对电路进行仿真分析的方法4、掌握使用Protel 99 SE设计电路印制板的方法实验内容一、绘制电路原理图1、启动Protel 99 SE2、建立设计数据库Supply.ddb3、建立原理图文件Supply.sch4、绘制如下的串联型直流稳压电路原理图二、仿真分析1、设置正弦电压源Vin的属性如下：AC：1VAmplitude：220VFrequency：50Hz2、电源电路性能分析⑴对电路进行瞬态分析（Transient/Fourier），参数设置如下：Active Signal：Vin、Vcc、VeeStart Time；0Stop Time：100msStep Time：400uMaximum Step：400u⑵观察输出波形，分析电源电路性能3、分析输入电压波动对电源输出的影响⑴对电路进行参数扫描分析（Parameter Sweep），参数设置如下：Parameter：VinStart Value；210VStop Value：230VStep Value：5V⑵观察并分析仿真结果4、分析负载变化对电源输出的影响⑴对电路进行参数扫描分析（Parameter Sweep），参数设置如下：Parameter：R4Start Value；400ΩStop Value：600ΩStep Value：50Ω⑵观察并分析仿真结果三、PCB设计1、原理图中，设置元件的封装形式2、生成网络表3、建立PCB文件Supply.pcb4、在Keepout Layer中，设置电路板的板边界5、加载常用元件封装库Advpcb.ddb、DC to DC.ddb、General.ddb等6、装入网络表7、自动布局8、布局的手工调整9、自动布线10、布线的手工调整练习七施密特触发器电路实验目的1、熟悉Protel 99 SE设计环境2、掌握使用Protel 99 SE绘制电路原理图的方法3、掌握使用Protel 99 SE 对电路进行仿真分析的方法4、掌握使用Protel 99 SE设计电路印制板的方法实验内容一、绘制电路原理图1、启动Protel 99 SE2、建立设计数据库Shmitt.ddb3、建立原理图文件Shmitt.sch4、图纸大小为A，横向，图纸中其他设置用默认设置。
