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【信息化-精编】电子设计自动化eda实验指导书

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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。ZY11EDA13BE型实验系统采用主板加适配板加扩展板的灵活结构，可方便进行基于不同PLD芯片的实验开发，并易于升级，符合当前高校在此方面对人才培养的要求。我们相信，只要学生扎扎实实完成本实验系统的所有实验，并在此基础上利用现有硬件资源开发出新的数字应用系统，学生的潜力会得到最大程度的发挥，对EDA技术的学习也会有质的飞跃，从而为推动我国数字系统设计技术的发展做出更大的贡献。 本实验手册是我校电子设计自动化（EDA）课程实验指导的主要依据。根据实验大纲要求，共包含8个实验，其中实验二、三、四为必做，实验五、六、七、八至少选做一个。 目录 实验一 EDA软件的熟悉与使用1 实验目的1 实验内容1 实验原理1 实验步骤1 实验报告2 实验思考题2 实验二 1位全加器的设计3 实验目的3 实验内容3 实验仪器3 实验原理3 实验注意事项4 实验步骤4 实验报告4 思考题5 实验三 基本组合逻辑电路的VHDL模型6 实验目的6 实验内容6 实验仪器6 实验原理6 实验步骤9 实验四 基本时序逻辑电路的VHDL模型9 实验目的9 实验内容9 实验仪器9 实验原理10 实验步骤19 实验五 Melay型有限状态机的设计20 实验目的20 实验内容20 实验仪器20 实验原理20 实验步骤21 实验六 ROM设计23 实验目的23 实验内容23 实验仪器23 实验原理23 实验步骤24 实验七 键盘控制电路设计26 实验目的26 实验内容26 实验仪器26 实验原理26 实验步骤27 实验八 交通灯实验29 实验目的29 实验内容29 实验仪器29 实验原理29 实验步骤30 附录一 实验要求31 附录二 实验成绩的考核与评定办法32 附录三 实验项目设置与内容33 实验一EDA软件的熟悉与使用 实验目的 1．熟悉ALTERA公司EDA设计工具软件QuartusII5.0。 2．熟悉ZY11EDA13BE型实验箱。 实验内容

1．学习QuartusII5.0软件课件。 2．学习QuartusII5.0软件的安装，重要菜单命令含义。 3．熟悉ZY11EDA13BE型实验箱的结构与组成。 4．模仿课件中实例动手操作一遍，掌握采用QuartusII5.0软件设计流程。 实验原理

参考QuartusII5.0软件学习课件。 实验步骤

1．在教师的指导下，学习软件课件。 2．由教师演示QuartusII5.0软件的安装，介绍菜单命令功能。 3．参考课件实例，动手操作软件，按照流程做完从新建文件，编译，仿真，分配引脚等软件操作部分的全过程。 4．参考第一部分实验系统简介，熟悉ZY11EDA13BE型实验箱结构，组成，了解各模块的基本作用，了解主板I/O分布情况，认识液晶屏，并口连接器，晶振，JTAG接口，逻辑笔，跳线等器件或组件。 实验报告 1．绘制出QuartusII5.0软件设计的详细流程图。 2．描述出QuartusII5.0软件是如何进行目标器件选择，I/O分配和锁定引脚的。 3．描述出QuartusII5.0软件help菜单功能，如何有效的使用它。 4．写出系统主板的I/O口分布情况。 5．写出ZY11EDA13BE型实验箱拨码开关CTRL各档的作用。 6．描述出一个完整的实验流程。 实验思考题

1．QuartusII5.0软件支持那些器件，该软件有什么局限性？ 2．QuartusII5.0软件使用中大小写字母是否有区别？ 3．在进行一个完整的实验流程时应注意些什么？ 实验二1位全加器的设计 实验目的 1．掌握QuartusII5.0软件使用流程。 2．熟悉ZY11EDA13BE型实验箱的开关按键模块，LED显示模块。 实验内容

在QuartusII5.0软件中使用原理图输入法设计并实现一个1位全加器。 实验仪器

1．ZY11EDA13BE型实验箱通用编程模块，配置模块，开关按键模块，LED显示模块。 2．并口延长线，JTAG延长线。（所有实验均包括，以下实验中均略去）。 3．安装QuartusII5.0软件的PC机。（所有实验均包括，以下实验中均略去）。 实验原理

1位全加器可以用两个半加器及一个或门连接而成，半加器原理图的设计方法很多，我们用一个与门、一个非门和同或门（xnor为同或符合,相同为1,不同为0）来实现。先设计底层文件：半加器,再设计顶层文件全加器。 （1）半加器的设计 半加器表达式：进位：co=aandb 和：so=axnor(notb) 半加器原理图如下： （2）全加器的设计 全加器原理图如下： 实验注意事项

实验指导书中的所有实验内容都是针对主板系统的核心芯片EP1K30QC208-2来设计的，实验原理中提供了管脚分配情况，管脚分配好后必须通过成功编译才可以下载配置。 实验步骤

1．在QuartusII5.0软件中新建原理图文件，输入原理图，进行编译，仿真。 2．指定目标器件，并对编译通过的原理图分配管脚（可参考实验原理），分配完后再编译一次。 3．用并口延长线连接计算机机箱并口和实验箱并口插座，用JTAG延长线连接通用编程模块下载接口插座和配置模块核心芯片下载接口插座，接通实验箱电源，将实验箱电源按钮APW1,APW2按下，电源指示灯PL0-PL4亮。 4．下载配置文件f_adder.pof到目标芯片。 5．将拨码开关CTRL的（2）、（4）、（8）均设置为“ON”。 6．拨位开关KD1、KD2、KD3分别作为全加器a输入，b输入和进位c输入。LED1、LED2分别作为全加器进位和全加和。记录全加器的实验结果填入实验报告。灯亮表示‘1’（高电平），灯灭表示‘0’（低电平）。 实验报告 1．列出半加器与全加器的真值表。如果实验室条件允许，打印半加器和全加器仿真波形图贴于实验报告中。 2．用文字描述出怎样实现层次化设计。 3．1位全加器的实现方法很多，画出其它方法的原理图。 思考题

1．多位全加器就是在一位的原理上扩展而成的，设计出原理图输入的8位全加器。 2．集成电路全加器芯片有7480、7483等，试述其内部结构是如何实现的？ 3．参考全加器的设计思路设计出原理图输入的1位全减器。（提示：全加器的设计是根据真值表来建立最简表达式，最简表达式应该是一些基本门电路，同样全减器的设计也是如此）。 实验三基本组合逻辑电路的VHDL模型 实验目的 1．掌握简单的VHDL程序设计。 2．掌握用VHDL对基本组合逻辑电路的建模。 实验内容

分别设计并实现缓冲器、选择器、译码器、编码器、移位器、全加器的VHDL模型。 实验仪器

ZY11EDA13BE型实验箱通用编程模块，配置模块，开关按键模块，LED显示模块。 实验原理

1．三态缓冲器 三态缓冲器（Tri-stateBuffer）的作用是转换数据、增强驱动能力以及把功能模块与总线相连接。在使用总线互连方式时，与总线通信的器件通常要通过三态缓冲器与总线相连。如果缓冲器的使能端en为1，则缓冲器的输入端in1的信号值被复制到输出端；如果缓冲器的使能端en为其它数值，则缓冲器的输出端为高阻态。三态缓冲器的输出端可以用线与的方式和其他缓冲器的输出端接在一起。下例20-1-1给出了三态缓冲器的VHDL源代码模型： 在IEEE的1164标准程序包中，用Z表示高阻态，现在的EDA综合工具

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EDA实验指导书_2

EDA实验指导书_2

EDA 技术与VHDL实验指导书通信实验室编制2012年9月实验一组合电路的设计 (3)实验二时序电路的设计.................................错误!未定义书签。

实验三8位全加器的设计................................错误!未定义书签。

实验四含异步清零和同步时钟使能的加法计数器的设计错误!未定义书签。

实验五十六进制七段数码显示译码器设计.错误!未定义书签。

实验六数控分频器的设计.............................错误!未定义书签。

实验七序列检测器的设计.............................错误!未定义书签。

实训一组合电路的设计一、实验目的熟悉QuartusⅡ的VHDL文本设计流程全过程, 学习简单组合电路的设计、多层次电路设计、仿真和硬件测试。

二、实验内容1: 首先利用QuartusⅡ完成2选1多路选择器的文本编辑输入(mux21a.vhd)和仿真测试等步骤, 给出仿真波形。

最后在实验系统上进行硬件测试, 验证本项设计的功能。

2：将此多路选择器看成是一个元件mux21a, 利用元件例化语句描述一个双2选1多路选择器, 并将此文件放在同一目录中。

三、实验仪器ZY11EDA13BE型实验箱通用编程模块, 配置模块, 开关按键模块, LED显示模块。

四、实验原理1.2选1多路选择器的VHDL源代码ENTITY mux21a ISPORT ( a, b, s: IN BIT;y : OUT BIT );END ENTITY mux21a;ARCHITECTURE one OF mux21a ISBEGINPROCESS (a,b,s)BEGINIF s = '0' THEN y <= a ; ELSE y <= b ;END IF;END PROCESS;END ARCHITECTURE one ;下图为本例2选1多路选择器的仿真图形2.双2选1多路选择器以下是部分参考程序:...COMPONENT MUX21APORT ( a, b, s : IN STD_LOGIC;y : OUT STD_LOGIC);END COMPONENT ；...u1 : MUX21A PORT MAP(a=>a2, b=>a3, s=>s0, y=>tmp);u2 : MUX21A PORT MAP(a=>a1, b=>tmp, s=>s1, y=>outy);END ARCHITECTURE BHV ;五、实验报告:根据以上的实验内容写出实验报告, 包括程序设计、软件编译、仿真分析、硬件测试和详细实验过程；给出程序分析报告、仿真波形图及其分析报告。

电子设计自动化实验指导书2013

电子设计自动化实验指导书2013

目录实验一 EDA环境基本操作 (2)实验二 Multisim环境下的信号放大电路仿真实验(一) . 5 实验三 Multisim环境下的信号放大电路仿真实验(二) . 9 实验四 PROTEUS环境下模拟电路仿真实验 (11)实验五 PROTEUS环境下单片机控制LED仿真实验 (14)实验六 QuartusII环境下数控分频器的设计 (16)实验七 QuartusII环境下数控分频器的仿真 (20)实验八 System view系统仿真实验 (25)实验一 EDA 环境基本操作一、实验目的l 、认识并熟悉电子设计自动化的软件环境。

2、了解常用EDA 软件的运行方法及界面菜单窗口等内容。

二．实验原理电子设计已经倾向于使用基于电子计算机的自动化设计工具。

三．实验内容认识和实际操作各种电子设计自动化软件。

四．实验步骤1、进入windows 操作系统，找到Electronics Workbench 程序组并打开Multisim7。

（1）依次点击“开始”—>“程序”—>“Electronics Workbench ”—>“Multisim7”；或直接点击桌面上“Multisim7”图标，可打开Multisim7。

（2）打开Multisim7后可以看到如下界面，熟悉图中标示的各要素。

（3）尝试将课本第10页图2.3原理图输入。

2、进入windows 操作系统，找到Labcenter Electronics 程序组并打开Proteus7.2。

电原理图输入窗口虚拟工具栏 元件工具栏图形注释工具栏菜单栏 标准工具栏 仿真开关仪器工具栏（1）依次点击“开始”—>“程序”—>“Labcenter Electronics”—>“Proteus7.5”；或直接点击桌面上“Proteus7”图标，或直接运行“D:\ Proteus 7.5\BIN\ISIS.exe”可打开Proteus7.5。

EDA课程设计指导书

EDA课程设计指导书

EDA课程设计指导书————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：2课程设计指导书系〔部〕专业电气工程及其自动化专业2021年11月16日课程名称:电子设计自动化设计课程编号：一、课程设计的目的3通过对FPGA〔现场可编程门阵列〕芯片的设计实践，使学生掌握一般的PLD(可编程逻辑器件〕的设计过程、设计要求、设计内容、设计方法，能根据用户的要求及工艺需要进行电子芯片设计并制定有关技术文件。

培养学生综合运用已学知识解决实际工程技术问题的能力、查阅图书资料和各种工具书的能力、工程绘图能力、撰写技术报告和编制技术资料的能力，受到一次电子设计自动化方面的根本训练。

二、课程设计的题目题目1：数字频率计的设计题目2：一个跑表电路的设计题目3：8位加法器的设计题目4：空调系统状态自动机的设计题目5:正负脉宽数控调制信号发生器的设计题目6:交通灯信号控制器的设计题目7:数字竞赛抢答器的设计题目8：拔河游戏机的设计题目9：彩灯控制器的设计题目10：洗衣机控制器的设计题目11：出租车计价器的设计题目12:可变周期脉冲发生器的设计三、设计内容〔主要技术关键的分析、解决思路和方案比拟等〕1、VHDL语言程序设计；2、波形仿真；3、在实验装置上进行硬件测试，并进行演示；4、提交一份完整的课程设计资料，包括设计原理、程序设计、程序分析、仿真分析、硬件测试、调试过程，参考文献、设计总结等。

四、设计步骤1、收集材料；2、方案论证；3、设计VHDL语言程序;4、利用实验设备进行硬件联接，组装程序、运行并调试程序,验证预期的功能的实现。

5、调试运行正常后，向老师申请并等待老师的成绩评定.6、编写设计说明和使用说明书，写出设计小结.五、设计要点掌握可编程逻辑器件的工程设计方法,利用QuartusⅡ集成开发环境完成电路的设计。

1、新建工程42、输入设计工程VHDL代码3、存盘，注意文本取名4、添加约束文件5、选择目标器件6、启动编译7、仿真测试和波形分析8、编程下载/配置9、硬件测试六、设计进度安排电气1班、电气2班的单号。

电子EDA技术实验指导书2.docx

电子EDA技术实验指导书2.docx

实验二原理图绘制(1)熟悉建立/打开原理图文件的方法。

(2)熟悉图纸设置方法。

(3)熟悉原理图设计常用工具。

(4)熟练编辑电路原理图。

(5)掌握由电路原理图产生网络表的步骤。

(6)掌握电路原理图设计流程。

二、基本要求在口己的工程组的PCB工程文件中建立一个原理图文件。

按实验内容，在原理图工作窗口屮编辑电路，给元件编号、生成网络表、元件清单并保存好电路原理图。

三、实验器材P4计算机、Protel DXP软件四、实验内容采用分立元件绘制如图3-1的低频信号放大电路。

图3-1低频信号放人电路五、实验步骤1.建立原理图文件(1)运行Protel DXP,进入Protel DXP设计环境。

(2)打开工程文件：执行菜单命令[File】-> [Open Project---],在弹出的“Choose Project to Open"对话框中的【查找范围】中找到“我的PCB工程” 所在的路径，并将该文件打开。

（3）建立原理图文件:执行菜单命令【File] -> [New] -> [Schematic], 建立原理图元件库文件Sheetl. SchDoCo（4）保存并更改原理图文件名：执行菜单命令【F订e】T [Save],在弹出的“Save [Sheetl. SchDoc] As…"对话框的文件名输入框中输入文件名（如输入：“低频信号放大电路”），然后选择保存路径，再单击“保存”按钮。

至此已建立好原理图文件。

2.设置图纸：（1）执行菜单命令【Design]->【Options…】弹出的“Document Options” 对话框如图3 — 2所示。

在Standard Styles下拉列表中选择A4,即将图纸设置为A4（默认为B）。

其他选项采用默认值（若要改变画线的步进距离，可改变Grids 选项屮参数值）。

图3-2图纸设置对话框3.在原理图文件工作窗口中绘制原理图（1）在原理图文件（低频信号放大电路.SCHDOC）屮添加所需要的元件：单击右上角或右下角的面板标签Libraries, 口J激活Libraries面板。