数字系统设计报告

实验二：时序电路设计一．实验目的熟悉QuartusⅡ的VHDL文本设计过程，学习简单时序电路的设计、仿真和测试。

二．实验任务任务1：设计触发器，给出程序设计、软件编译、仿真分析、硬件测试及详细实验过程。

任务2：设计锁存器，同样给出程序设计、软件编译、仿真分析、硬件测试及详细实验过程。

三．实验过程1.新建一个文件夹，取名second。

2.输入源程序。

3.文件存盘，文件名为second，扩展名为.vhd。

4.创建工程，按照老师要求对软件进行设置。

5.进行失序仿真，得到仿真图形。

四．实验程序任务1：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity second isport(clk,d:in std_logic;q:out std_logic);end;architecture bhv of second issignal q1:std_logic;beginprocess(clk,q1)beginif clk'event and clk ='1'then q1<=d;end if;end process;q<=q1;end bhv;任务2：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity suocun isport (clk,d:in std_logic; q:out std_logic);end;architecture bhv of suocun isbeginprocess (clk,d)beginif clk='1'then q<=d;end if;end process;end;五．实验结果任务1：任务2：。

西南科技大学实验报告现代数字系统设计实验题目：直流电机的PWM控制专业班级：生物医学0502 _学生姓名：***学生学号： ********实验时间： 2个小时指导教师：***一、实验目的1.掌握直流电机的PWM 控制方法；2.锻炼VHDL 语言的编程能力。

二、实验原理及说明PWM 控制就是产生一定周期，占空比不同的方波信号，当占空比较大时，电机转速较高，否则电机转速较低。

当采用FPGA 产生PWM 波形时，只需FPGA 内部资源就可以实现，数字比较器的一端接设定值输出，另一端接线性递增计数器输出。

当线性计数器的计数值小于设定值时输出低电平，当计数器大于设定值时输出高电平，这样就可通过改变设定值，产生占空比不同的方波信号，从而达到控制直流电机转速的目的。

直流电机控制电路主要由2部分组成，如图1所示： ● FPGA 中PWM 脉宽调制信号产生电路； ● FPGA 中正/反转方向控制电路；速度等级设置模块锯齿波发生器（模16计数器）数字比较器模块旋转方向控制模块驱动电路Z （正转）F （反转）PWM 波形输出Z_F （正/反转控制信号）Rst （复位）Clk （时钟）Rst （复位）Level （速度等级按键）接数码管（显示速度等级）图1 直流电机PWM 控制电路三、实验步骤1.在QUARTUSII 软件下创建一工程，工程名为pwm_control ，芯片名为EP1C3T144C8，注意工程路径不要放到软件安装路径下；2.根据实验原理，自己编写VHDL 顶层设计文件实现直流电机的PWM 控制（整个设计要求全部采用VHDL 编写，不能采用原理图方式），参考程序如下：速度等级设置模块process(rst,level)beginif rst='1' thencnt4<=(others=>'0');elsif level='1' and level'event thencnt4<=cnt4+1;end if;end process;process(rst,clk)beginif rst='1' thenspeed<=(others=>'0');elsif clk'event and clk='1' thencase cnt4 isWHEN "00" => speed <= "0011" ;WHEN "01" => speed <= "0100" ;WHEN "10" => speed <= "0101" ;WHEN "11" => speed <= "0111" ;WHEN OTHERS => NULL ;END CASE ;end if;END PROCESS;数字比较器模块process(clk,rst)beginif rst='1' thenagb<='0';elsif clk'event and clk='1' thenif cnt16>speed thenagb<='1';elseagb<='0';end if;end if;end process;锯齿波发生器process(rst,clk)beginif rst='1' thencnt16<=(others=>'0');elsif clk='1' and clk'event thencnt16<=cnt16+1 ;end if;end process;旋转方向控制模块process(rst,clk)beginif rst='1' thenz<='0';f<='0';elsif clk'event and clk='1' thenif z_f='1' thenz<=agb;f<='0';elsez<='0';f<=agb;end if;end if;end process;3.对设计进行全编译；4.分别进行功能与时序仿真，验证逻辑功能；5.锁定引脚实验采用模式5，锁定引脚对照表如下信号键1 键2（level）键3clkz f level_display0level_display1引脚号1 2 3 9313213185 966.下载采用JA TG方式进行下载；7.将实验箱左上方直流电机处跳线位置插到直流允许端，（注意实验完毕后将此跳线插回直流禁止端），将右下方clock0频率改为65536Hz。

数字系统课程设计报告第一部分设计题目及要求本次课程设计的题目及要求如下：一、设计题目红外线遥控接收器二、设计步骤1、EDA实验板组装调试参照提供的EDA实验板电路原理图、PCB图以及元器件清单进行电路板的组装。

电路板组装完成后，编写三个小程序进行电路板测试。

2、红外遥控系统的设计（1）发射编码部分使用指定的元器件在万用板上完成红外遥控器的制作。

（2）接收解码部分接收解码用VHDL语言编写程序，在EDA实验板上实现解码。

二、功能要求1、将一体化红外接收解调器的输出信号解码（12个单击键、6个连续键，单击键编号为7－18，连续键编码为1－6），在EDA实验板上用七段数码管显示出来。

2、当按下遥控器1—6号连续键时，在EDA实验板上用发光二极管点亮作为连续键按下的指示，要求遥控器上连续键接下时指示灯点亮，直到松开按键时才熄灭，用于区别单击键。

3、EDA实验板上设置四个按键，其功能等同于遥控器上的1—4号按键，当按下此四个按键时七段数码管分别对应显示“1”、“2”、“3”、“4”。

4、每当接收到有效按键时，蜂鸣器会发出提示音。

第二部分设计分析本次课程设计包括两大部分，一是电路设计及电路焊接，二是程序的设计及编写。

电路部分，根据题目要求，要做到红外发送，显然整个电路系统要分为红外发射和红外接收两个电路，分别做到红外的编码发射和译码接受，再在接收板上显示接受到的红外信号。

另外还包括一个从电脑下载程序到芯片上的下载线电路。

一、红外发射电路本次课程设计的红外遥控器由红外遥控专用芯片PT2248作为编码及发送部分，PT2248最大可用作18路红外遥控系统的编码，其内部己集成了38kHz的红外载波振荡及相应的数字脉码调制电路，只需外接3×6的矩阵式按键、红外发光二极管及其驱动电路等少量元器件便可完成编码发送的功能。

由PT2248和少量外围元件组成的红外遥控发射电路如下图所示芯片的发送指令由12位码组成，其中C1～C3是用户码，可用来确定不同的模式。

实验三基于状态机的交通灯控制地点：31号楼312房；实验台号：12实验日期与时间：2017年12月08日评分：预习检查纪录：批改教师：报告内容：一、实验要求1、开发板上三个led等分别代表公路上红黄绿三种颜色交通灯。

2、交通灯状态机初始状态为红灯，交通灯工作过程依次是红→绿→黄→红。

3、为了方便观察，本次实验要求红灯的显示时间为9s，绿灯显示时间为6s，黄灯显示时间为3s，时间需要倒计时，在数码管上显示。

编程之前要求同学们先画好ASM图。

4、1Hz分频模块请采用第二次实验中的内容，7段码显示模块请参考书本相关内容。

5、第三次实验课用到EP2C8Q208C8通过74HC595驱动数码管，有两种方法写该模块代码：方法1，用VHDL语言写，（自己写VHDL代码有加实验分）。

方法2，可调用verilog数码管驱动模块，该模块在附件“seg.zip”中。

和其它VHDL编写的模块可以混搭在一个电路图中使用。

EP2C8Q208C8的SCTP，SHCP，SER＿DATA数码管信号线通过两块74HC595集成块，再驱动数码管。

6、芯片型号：cyclone:EP2C8Q208C8,开发板所有资料都在“新板”附件中，其中管脚配置在实验要求中是不对的，以“新板”附件中为准。

二、实验内容1设计要求开发板上三个led等分别代表公路上红黄绿三种颜色交通灯。

交通灯状态机初始状态为红灯，交通灯工作过程依次是红→绿→黄→红。

本次实验要求红灯的显示时间为9s，绿灯显示时间为6s，黄灯显示时间为3s，时间需要倒计时，在数码管上显示。

2设计思路(1)数码管驱动第三次实验课用到EP2C8Q208C8通过74HC595驱动数码管，有两种方法写该模块代码：方法1，用VHDL语言写，（自己写VHDL代码有加实验分）。

方法2，可调用verilog数码管驱动模块，该模块在附件“seg.zip”中。

和其它VHDL 编写的模块可以混搭在一个电路图中使用。

实验五计数器设计一、实验目的:1）复习计数器的结构组成及工作原理。

2）掌握图形法设计计数器的方法。

3）掌握Verilog HDL语言设计计数器的方法。

4）进一步熟悉设计流程、熟悉数字系统实验开发箱的使用。

二、实验器材:数字系统设计试验箱、导线、计算机、USB接口线三、实验内容:1）用图形法设计一个十进制计数器, 仿真设计结果。

下载, 进行在线测试。

用Verilog HDL语言设计一个十进制的计数器（要求加法计数；时钟上升沿触发；异步清零, 低电平有效；同步置数, 高电平有效）, 仿真设计结果。

下载, 进行在线测试。

四、实验截图1）原理图:2）仿真波形:3）文本程序:5）波形仿真:五、实验结果分析、体会:这次实验, , 由于试验箱有抖动, 故在原理图上加了去抖电路, 但是在波形仿真的时候无需考虑抖动, 所以我在波形仿真的时候将去抖电路消除了, 方便观察实验六累加器设计一、实验目的:1）学习了解累加器工作原理;2)了解多层次结构的设计思路;3）学会综合应用原理图和文本相结合的设计方法。

实验器材:数字系统设计试验箱、导线、计算机、USB接口线三、实验内容:1）在文本输入方式下设计分别设计出8位的全加器和8位的寄存器, 并分别存为add8_8.v和reg8.v;3） 2）在原理图输入方式下通过调用两个模块设计出累加器电路, 并存为add8.bdf, 进行功能仿真;下载, 进行在线测试。

四、实验截图1）8位累加器原理图:2）波形仿真:3）文本输入8位加法器语言及符号:生成元器件:4）文本输入8位寄存器:生成图元:五、实验总结:通过本次实验, 学习了解累加器工作原理, 了解多层次结构的设计思路, 学会综合应用原理图和文本相结合的设计方法。

数字系统设计及实验实验报告一、实验目的数字系统设计及实验课程旨在让我们深入理解数字逻辑的基本概念和原理，掌握数字系统的设计方法和实现技术。

通过实验，我们能够将理论知识应用于实际，提高解决问题的能力和实践动手能力。

本次实验的具体目的包括：1、熟悉数字电路的基本逻辑门、组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计方法。

2、掌握使用硬件描述语言（如 Verilog 或 VHDL）进行数字系统建模和设计。

3、学会使用相关的电子设计自动化（EDA）工具进行电路的仿真、综合和实现。

4、培养团队合作精神和工程实践能力，提高解决实际问题的综合素质。

二、实验设备和工具1、计算机：用于编写代码、进行仿真和综合。

2、 EDA 软件：如 Quartus II、ModelSim 等。

3、实验开发板：提供硬件平台进行电路的下载和测试。

4、数字万用表、示波器等测量仪器：用于检测电路的性能和信号。

三、实验内容1、基本逻辑门电路的设计与实现设计并实现与门、或门、非门、与非门、或非门和异或门等基本逻辑门电路。

使用 EDA 工具进行仿真，验证逻辑功能的正确性。

在实验开发板上下载并测试实际电路。

2、组合逻辑电路的设计与实现设计一个 4 位加法器，实现两个 4 位二进制数的相加。

设计一个编码器和译码器，实现数字信号的编码和解码。

设计一个数据选择器，根据控制信号选择不同的输入数据。

3、时序逻辑电路的设计与实现设计一个同步计数器，实现模 10 计数功能。

设计一个移位寄存器，实现数据的移位存储功能。

设计一个有限状态机（FSM），实现简单的状态转换和控制逻辑。

四、实验步骤1、设计方案的确定根据实验要求，分析问题，确定电路的功能和性能指标。

选择合适的逻辑器件和设计方法，制定详细的设计方案。

2、代码编写使用硬件描述语言（如 Verilog 或 VHDL）编写电路的代码。

遵循代码规范，注重代码的可读性和可维护性。

3、仿真验证在 EDA 工具中对编写的代码进行仿真，输入不同的测试向量，观察输出结果是否符合预期。

实验名称：____________________实验日期：____________________实验地点：____________________一、实验目的1. 理解数字系统的基本组成和原理。

2. 掌握数字电路的基本实验方法和技能。

3. 提高对数字电路的分析和设计能力。

二、实验原理（一）实验背景简要介绍数字系统的概念、发展历程及其在现代社会中的应用。

（二）实验原理1. 数字电路的基本组成和功能。

2. 数字电路的常用逻辑门及其功能。

3. 数字电路的时序逻辑电路和组合逻辑电路的设计方法。

三、实验仪器与设备1. 数字电路实验箱2. 数字万用表3. 移动电源4. 实验指导书5. 计算器四、实验内容与步骤（一）实验内容1. 逻辑门电路实验2. 组合逻辑电路实验3. 时序逻辑电路实验（二）实验步骤1. 逻辑门电路实验（1）熟悉实验箱的各个功能模块。

（2）搭建简单的逻辑门电路，如与门、或门、非门等。

（3）验证电路功能，并观察输出波形。

（4）记录实验数据，分析实验结果。

2. 组合逻辑电路实验（1）根据实验要求，设计组合逻辑电路。

（2）搭建电路，连接实验箱各个模块。

（3）输入不同的输入信号，观察输出波形。

（4）记录实验数据，分析实验结果。

3. 时序逻辑电路实验（1）熟悉时序逻辑电路的基本原理。

（2）搭建简单的时序逻辑电路，如计数器、寄存器等。

（3）观察电路状态变化，分析电路功能。

（4）记录实验数据，分析实验结果。

五、实验结果与分析（一）实验结果1. 逻辑门电路实验结果2. 组合逻辑电路实验结果3. 时序逻辑电路实验结果（二）实验分析1. 分析实验数据，验证实验原理的正确性。

2. 分析实验过程中遇到的问题及解决方法。

3. 总结实验经验，提出改进建议。

六、实验结论1. 通过本次实验，掌握了数字电路的基本组成和原理。

2. 提高了数字电路的实验技能和设计能力。

3. 对数字电路在现代社会中的应用有了更深入的了解。

七、实验心得体会1. 总结实验过程中的收获和不足。

数字系统实验报告实验一
一、实验目的
熟悉quartus环境下的vhdl电路设计，学习简单组合电路设计。

二、实验内容
设计双二选一多路选择器：
1.设计二选一多路选择器
2.将两个二选一多路选择器连接，完成三选一功能
3.仿真验证及下载测试
三、实验过程
1.设计二选一多路选择器。

在quartus中新建工程，并创建vhdl文件，编写代码如下：
2.将两个二选一选择器连接构成双二选一多路选择器，连接方式如下：
根据连接方式，可以得到输入输出真值表：
3.引脚绑定
按下表进行引脚绑定
四、实验结果及结论
1.时序仿真结果
对双四选一多路选择器进行时序仿真，结果如下：
仿真遍历了所有输入端口的取值，在S1，S2分别取00,01,10,11时，输出分别对应A,B,C,B的值，对比真值表，可以发现仿真结果正确。

2.下载验证
按引脚图绑定端口，其中S1，S2分别由两个键控制，输出口A,B,C连接的是电路板的音调控制，将两个键自由组合按下，可以明显听到发出三种不同的音调。

因此可以验证设计无误。