《硬件描述语言》实验指导书
南通大学电子信息学院
2008 年2 月
1、目的和任务
《硬件描述语言》是一门侧重于数字电子系统的设计和测试方法的课程，它的上机实验是教学中的一个重要环节。通过上机学习，学生不仅可以系统地复习、巩固该课程的基本理论，而且培养学生解决问题能力和创新能力，同时为该课程的课程设计作准备。
2、教学基本要求
（1）、熟练使用EDA 软件（Quartus II、ModelSim）；
（2）、掌握用Verilog HDL 实现组合逻辑电路和时序逻辑电路的方法。3、实验条件
（1）、PC 机、Quartus Ⅱ软件和ModelSim软件
（2）、GW48型EDA 实验开发系统（EP1K30TC144-3）
4、实验内容
序号实验内容
1 实验一设计工具的使用
2 实验二组合逻辑电路设计（一）
3 实验三组合逻辑电路设计（二）
4 实验四总线与总线操作
5 实验五时序逻辑电路设计（一）
6 实验六时序逻辑电路设计（二）
5、实验成绩
实验成绩的评定由实验的验收等级和实验报告等级两个部分组成，各占50%。实验的验收等级和实验报告等级均采用5 个等级，即优、良、中、及格和不及格。实验成绩占本课程平时成绩的50%。
实验一设计工具的使用
1、实验目的与要求
掌握在Quartus Ⅱ开发环境下，运用硬件描述语言输入法对“三人表决器”进行设计输入、编译、调试和仿真的方法。
“三人表决器”电路的输入为SW1、SW2 和SW3，输出为L3 和L4，位宽均为1 位。当SW1、SW2 和SW3中有超过2个以上的输入为1时，要求熟悉整个设计流程，从打开、建立文档、编辑、编译、建立激励信号波形及最后仿真的整个过程。
2、实验内容
（1）在Quartus Ⅱ开发环境下，建立工程，并将三人表决器的硬件描述语言程序输入；
（2）完成编译、调试和仿真，分析实验仿真结果，并判断其正确性。
3、教学形式
（1）本实验为验证型实验，学生在实验前预习实验指导书；
（2）指导教师应该在实验前阐述实验目的、内容、方法和步骤，并且就实验中的难点和注意事项进行一定的说明；
（3）实验结束之后，学生按照实验报告的书写格式自行完成实验报告。
4、应达到的实验能力标准
（1）能熟练地在Quartus Ⅱ开发环境下，建立工程，并将三人表决器的硬件描述语言程序输入；
（2）能熟练地进行编译和调试，排除编译后的错误；
（3）正确地在仿真之前进行功能仿真的设置，并熟练地完成功能仿真；
（4）掌握基于ACEX1K系列EP1K30TC144-3器件的时序仿真方法。
5、思考题
（1）用Quartus II 软件对设计电路进行的仿真包括哪两种类型，它们之间
有什么区别？
（2）硬件描述语言输入法进行设计时的基本操作流程包括哪些环节？
实验二组合逻辑电路的设计（1）
1、实验目的与要求
掌握在Quartus Ⅱ开发环境下，运用Verilog 硬件描述语言输入法对8 选1多路选择器进行编译、调试和仿真的方法。要求根据使能端en[1:0]的不同组合，从8 个输入a、b、c、d、e、f、g、h 中选择 1 个输出，输出out 的位宽为1 位。并分别采用case 语句和if-else语句设计8 选 1 多路选择器。
2、实验内容
（1）在Quartus Ⅱ开发环境下，建立工程，并将8 选 1 多路选择器的硬件描述语言程序输入；
（2）完成编译、调试和仿真，分析实验仿真结果，判断其正确性。
3、教学形式
（1）本实验为设计型实验，学生在实验前预习实验指导书；
（2）指导教师应该在实验前阐述实验目的、内容、方法和步骤，并且就实
验中的难点和注意事项进行一定的说明；
（3）实验结束之后，学生按照实验报告的书写格式自行完成实验报告。
4、应达到的实验能力标准
（1）能熟练地在Quartus Ⅱ开发环境下，建立工程，并将8 选1多路选择
器的硬件描述语言程序输入；
（2）能熟练地进行编译和调试，排除编译后的错误；
（3）正确地在仿真之前进行功能仿真的设置，并熟练地完成功能仿真；
（4）掌握基于ACEX1K系列EP1K30TC144-3器件的时序仿真方法。
5、思考题
（1）采用case 语句和if-else 语句分别设计的八选一多路选择器之间有什么区别？
（2）如果要求不采用always语句，而采用assign 语句设计该组合逻辑电路，该如何设计？
实验三组合逻辑电路的设计（2）
1、实验目的与要求
掌握在Quartus Ⅱ开发环境下，运用硬件描述语言输入法对8 线-3 线优先编码器74148 电路进行编译、调试和仿真的方法。要求分别用case 语句和if-else语句设计8 线-3 线优先编码器74148。电路的输入为ei、i0、i1、i2、i3、i4、i5、i6、i7，输出为a2、a1、a0、gs、eo。优先编码器74148 的功能表如下：
2、实验内容
（1）在Quartus Ⅱ开发环境下，建立工程，并将8 线-3 线优先编码器74148电路的硬件描述语言程序输入；
（2）完成编译、调试和仿真，分析实验仿真结果，判断其正确性。
3、教学形式
（1）本实验为设计型实验，学生在实验前预习实验指导书；
（2）指导教师应该在实验前阐述实验目的、内容、方法和步骤，并且就实验中的难点和注意事项进行一定的说明；
（3）实验结束之后，学生按照实验报告的书写格式自行完成实验报告。
4、应达到的实验能力标准
（1）能熟练地在Quartus Ⅱ开发环境下，建立工程，并将8 线-3 线优先编码器74148 电路的Verilog HDL 程序输入；
（2）能熟练地进行编译和调试，排除编译后的错误；
（3）正确地在仿真之前进行功能仿真的设置，并熟练地完成功能仿真和时序仿真。
5、思考题
（1）如果要求不采用always 语句，而采用assign 语句设计该组合逻辑电路，该如何设计？
（2）如果要求设计译码器74138，该如何设计？
