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1、實驗二組合邏輯電路設計一、實驗目的1、了解和逐步掌握一般組合邏輯電路的設計方法;2、熟練掌握QuartusⅡ軟件原理圖輸入方式的操作步驟;3、熟練掌握QuartusⅡ軟件中底層和頂層電路模塊的設計方法;4、熟練掌握QuartusⅡ軟件常見操作的設置方法;5、熟練掌握數(shù)據(jù)選擇器的工作原理和實現(xiàn)方法。二、實驗設備計算機、QuartusⅡ軟件、實驗箱。三、實驗內(nèi)容1、在QuartusⅡ軟件中采用VHDL語言完成一個2?選1?多路選擇器底層電路的設計;2、將已設計完成的2?選1?數(shù)據(jù)選擇器作為底層模塊,通過原理圖輸入方式
2、和元件例化語句兩種方式完成頂層3選1數(shù)據(jù)選擇器頂層電路的設計和測試。四、實驗步驟注意:以下為大體步驟,詳細步驟根據(jù)具體實驗過程獨立完成。1、設計2選1數(shù)據(jù)選擇器底層模塊用VHDL語言完成該電路模塊的設計并在QuartusⅡ軟件中進行仿真。2、設計3選1數(shù)據(jù)選擇器頂層模塊將2選1數(shù)據(jù)選擇器作為底層元件,利用原理圖輸入方式和元件例化語句兩種方式完成3選1數(shù)據(jù)選擇器頂層模塊的設計并仿真;注意:底層和頂層文件應放在同一工程文件夾中,截取3選1數(shù)據(jù)選擇器仿真波形和頂層圖作為實驗結果。3、完成3選1數(shù)據(jù)選擇器的引腳鎖定(1)
3、三個輸入端可自由鎖定在三個按鍵上,根據(jù)實驗箱上空余的引腳自由鎖定;(2)兩個選擇端可自由鎖定在兩個撥碼開關上;1?(3)輸出端可自由鎖定在一個LED燈上,通過燈的亮滅判斷是否有輸出。為了清楚區(qū)分三個輸入端,測試時可設置三個不同的LED燈來判斷。s8?s7?s6?s5?s4?s3?s2?s1?J1?8?7?6?5?4?3?2?1?3.3VRP5?S1?1?9?8?2?10?7?3?11?6?4?12?5?5?13?4?6?14?3?7?15?2?8?16?1?9?圖?1?開關量輸入輸出模塊S1—S8?是帶自鎖的單刀
4、單執(zhí)撥碼開關,在開關未撥動時是低電平,撥動時J1為高電平并保持高電平不變,只有回撥開關時J1才恢復低電平輸入。RP513?3.3V?1?2?3?4?5?6?7?8?9?JP6?BUTTON1?1?BUTTON2?2?BUTTON3?3?BUTTON4?BUTTON4?4?BUTTON3?BUTTON8?BUTTON5?5?BUTTON2?BUTTON7?BUTTON6?6?BUTTON1?BUTTON6?BUTTON7?7?BUTTON5?BUTTON8?8?圖?2?按鍵模塊此模塊共有8?個按鍵,BUTTON1—
5、BUTTON8?是輕觸按鍵;在按鍵未按下時JP6為高電平輸入,按鍵按下后JP6對FPGA輸入低電平,松開按鍵后恢復高電平輸入。LED7LED6LED5JP5RP17897LED4867564LED3534231LED2213.3V?LED1LED0圖?3?LED燈指示模塊2?該模塊有8個LED指示燈,在使用時候只需要用排線連接JP5?和FPGA連接,F(xiàn)PGA輸出低電平時指示燈亮。注意:引腳鎖定后應重新編譯一次以備下載。4、在實驗箱上進行下載和測試(1)連接實驗箱電源插頭和USB?下載器。USB下載器的一端接電腦的
6、USB?接口,另一端通過10芯接線連接實驗箱的JTAG?口;(2)打開實驗箱上的電源開關;(3)在QuartusⅡ軟件中選擇USB?連接和JTAG?口下載方式,檢測硬件,添加SOF文件,勾選有關選項,然后下載測試;(4)設定兩個撥碼開關的狀態(tài),分別按三個按鍵,通過LED燈的亮滅來判斷和檢測輸出是否正確。5、器件配置可通過JTAG?口和AS?口兩種方式完成FPGA?器件的配置。直接通過JTAG?口配置時應先將SOF文件轉(zhuǎn)換成JIC(JTAG間接配置)才能下載燒寫;通過AS?口配置時應選擇POF文件下載燒寫。五、實驗
7、總結注:包括對軟件操作方法、實驗設計方法或思路等的總結和體會兩部分。六、實驗結果和分析實驗結果包括兩部分內(nèi)容:1、程序清單2、截圖及結果分析注意:截圖應注明名稱,如“圖1三選一數(shù)據(jù)選擇仿真波形”、“圖2三選一數(shù)據(jù)選擇器頂層圖”等;本實驗截圖共有2?個:(1)三選一數(shù)據(jù)選擇仿真波形;(2)三選一數(shù)據(jù)選擇器頂層圖;問題回答(本部分內(nèi)容寫在預習報告中)1、簡述原理圖輸入方式和文本輸入方式各自的特點。2、對比通過JTAG口和AS口下載程序的不同。3?實驗報告要求說明1、實驗報告用紙要求手寫部分應統(tǒng)一采用學校預習和正式實驗
8、報告專用紙。2、報告內(nèi)容及書寫要求預習報告:包括實驗目的、實驗設備、實驗內(nèi)容、(預習)實驗程序、問題回答5部分內(nèi)容。正式報告:實驗步驟、實驗總結、實驗結果和分析3部分內(nèi)容。打印截圖:各種截圖在A4紙上居中排放;每個截圖下方居中位置用“宋體,小四”字注明截圖序號和名稱。3、排放順序和裝訂要求排放順序:實驗報告按(1)預習報告、(2)正式報告、(3)打印截圖的順序自上而下的整