数字电路与FPGA设计

使用VHDL语言在Quartus Ⅱ软件平台下实现了对交通灯控制器的设计仿真,并通过Cyclone系列EP1C12Q240C8(QuickSOPC开发板)器件下载模拟实现。教学中在实验室采用EDA技术即可完成较复杂数字电路系统的设计仿真,体现EDA教学的优越性。

V A

一【术发蠢技研】

基于F GA的交通灯数字电路设计 P张崇武(山东电子职业技术学院山东济南 201) 5 0 4

摘

要：使用V D￣言在Q a t s I软件平台下实现了对交通灯控制器的设计仿真，并通过C c o e HL uru I y ln系列E 1 1Q 4 C Q i k O C P C 2 2 0 8( u c S P开发板 )器件下载模拟实

现。教学中在实验室采用E A D技术即可完成较复杂数字电路系统的设计仿真，体现E A D教学的优越性。 关键词：交通灯控制器；F G:V D;模拟仿真 P A HL中图分类号：u文献标识码：A文章编号：1 7 -7 9 2 1 )0 2 1 4 1 4 6 1 5 7( 0 0 9 0 0一O

0前言

本设计的核心是一个计数外围为 04 ( 5s— 9共 0 )的计数器和一个根据计数值做出规定反应的控制器。另外，核心板提供的时钟为4M

使用VHDL语言在Quartus Ⅱ软件平台下实现了对交通灯控制器的设计仿真,并通过Cyclone系列EP1C12Q240C8(QuickSOPC开发板)器件下载模拟实现。教学中在实验室采用EDA技术即可完成较复杂数字电路系统的设计仿真,体现EDA教学的优越性。

V A

一【术发蠢技研】

基于F GA的交通灯数字电路设计 P张崇武(山东电子职业技术学院山东济南 201) 5 0 4

摘

要：使用V D￣言在Q a t s I软件平台下实现了对交通灯控制器的设计仿真，并通过C c o e HL uru I y ln系列E 1 1Q 4 C Q i k O C P C 2 2 0 8( u c S P开发板 )器件下载模拟实

现。教学中在实验室采用E A D技术即可完成较复杂数字电路系统的设计仿真，体现E A D教学的优越性。 关键词：交通灯控制器；F G:V D;模拟仿真 P A HL中图分类号：u文献标识码：A文章编号：1 7 -7 9 2 1 )0 2 1 4 1 4 6 1 5 7( 0 0 9 0 0一O

0前言

本设计的核心是一个计数外围为 04 ( 5s— 9共 0 )的计数器和一个根据计数值做出规定反应的控制器。另外，核心板提供的时钟为4M

一、选择题（每空1.5分共21分）

1、十进制数55的等值二进制数是 C 。

A、 (001101)2 B、(110101)2 C、(110111)2 D、(111010)2 2、二进制数(10111011)2的等值十进制数是 D 。

A、 157 B、 127 C、 155 D、 187

3、已知输入A、B和输出Y的波形如下图所示，则对应的逻辑门电路是 。

A、 与门 B、异或门 C、 或非门 D、 同或门

ABY波形图（题3）

4、欲使JK触发器按Q*?Q?工作，可使JK触发器的输入端 。

A、J=K=1 B、J=0,K=0 C、J=0,K=1 D、J=1,K=0 5、十六选一数据选择器，其控制输入端有 个。

A、.2 B、3 C、4 D、8

6、8位移位寄存器，串行输入时经 个脉冲后，8位数码全部移入寄存器中。

A、1 B、2 C、4 D、8

7、某一逻辑函数真值表确定后，下面描述该函数功能的方法中，

配套清华大学出版社

VHDL与数字电路设计

一、概述二、VHDL语言

三、用VHDL设计逻辑电路

数字电子技术的基本知识回顾

¾组合逻辑电路

编码器、译码器、数据选择器、加法器、数值比较器等

¾时序逻辑电路

¾同步时序逻辑电路¾异步时序逻辑电路

寄存器、移位寄存器、计数器、序列信号发生器

¾EDA设计方法

EDA（Electronics Design Automation）即电子设计自动化技术，是利用计算机工作平台，从事电子系统和电路设计的一项技术。

EDA技术为电子系统设计带来了这样的变化：（1）设计效率提高，设计周期缩短；（2）设计质量提高；（3）设计成本降低；

（4）能更充分地发挥设计人员的创造性；（5）设计成果的重用性大大提高，省去了不必要的重复劳动。

一、概述

¾传统数字电路设计方法¾EDA设计方法¾PLD器件设计流程

¾文本设计输入—VHDL程序设计

¾传统设计方法

传统的设计方法是基于中小规模集成电路器件进行设计（如74系列及其改进系列、CC4000系列、74HC系列等都属于通用型数字集成电路），而且是采用自底向上进行设计：（1）首先确定可用的元器件；

（2）根据这些

数字电路与系统设计课后答案

【篇一：数字逻辑电路与系统设计习题答案】

.1 将下列二进制数转换为等值的十进制数。 （1） （11011）2

（2） （10010111）2 （4） （11111111）2 （6） （0.0111）2 （3） （1101101）2 （5） （0.1001）2 （7） （11.001）2 题1.1 解：

（8） （101011.11001）2 （1） （11011）2 =（27）10

（2） （10010111）2 =（151）10（4） （11111111）2 =（255）10（6） （0.0111）2 =（0.4375）10 （3） （1101101）2 =（109）10

（5） （0.1001）2 =（0.5625）10 （7） （11.001）2 =（3.125）10

（8） （101011.11001）2 =（43.78125）10

1.3 将下列二进制数转换为等值的十六进制数和八进制数。 （1） （1010111）2

（2） （110111011）2

（4） （101100.110011）2

（3） （10110.011010）2 题1.3 解：

（1） （1

数字电路与逻辑设计实验报告

学 院： 班 级： 姓 名： 学 号：

日 期：

一． 实验名称：

实验一：QuartusII 原理图输入法设计与实现

实验二：用 VHDL 设计与实现组合逻辑电路 实验三：用 VHDL 设计与实现时序逻辑电路 实验四：用 VHDL 设计与实现数码管动态扫描控制器

二． 实验所用器件及仪器：

1.计算机 2.直流稳压电源

3.数字系统与逻辑设计实验开发板

三． 实验要求：

实验一：

（1） 用逻辑门设计实现一个半加器，仿真验证其功能，并生成新的半加器图

形模块单元。 （2） 用（1）实现的半加器和逻辑门设计实现一个全加器，仿真并验证其功能，

并下载到实验板上测试。要求用拨码开关设定输入信号，发光二极管显示输出信号。 （3） 用3—8线译码器和逻辑门设计实现函数F=/C/B/A+/CB/A+C/B/A+CBA,仿

真验证其功能并下载到实验板测试。要求用拨码开关设定输入信号，发光二极管显示输出信号。

注：实验时将三个元器件放在一个new block diagram中实现。

实验二：

（1） 用VH

《数字电路与逻辑设计》试题3

参考答案

一. 填空题(10)

1． 一个触发器有Q和Q两个互补的输出引脚，通常所说的触发器的输出端是指 Q ，所谓置位就

是将输出端置成 1 电平，复位就是将输出端置成 0 电平。

2． 我们可以用逻辑函数来表示逻辑关系，任何一个逻辑关系都可以表示为逻辑函数的 与或 表达式，也

可表示为逻辑函数的 或与 表达式。

3．计数器和定时器的内部结构是一样的，当对不规则的事件脉冲计数时，称为 计数 器，当对周期性的规则脉冲计数时，称为 定时 器。

4．当我们在计算机键盘上按一个标为“3”的按键时，键盘向主机送出一个ASCII码，这个ASCII码的值

为 33H 。

5．在5V供电的数字系统里，所谓的高电平并不是一定是5V，而是有一个电压范围，我们把这个电压范

围称为 高电平噪声 容限；同样所谓的低电平并不是一定是0V，而也是有一个电压范围，我们把这个电压范围称为 低电平噪声 容限。 二. 选择题(10)

1．在数字系统里，当某一线路作为总线使用，那么接到该总线的所有输出设备（或器件）必须具有 b

结构，否则会产生数据冲突。

a. 集电极开路；

判断题

积分电路的时间常数RC与信号脉冲宽度tW之间的关系为τ= RC >>tW 。 收藏 错误 正确

回答错误!正确答案： B 题型描述: 判断题

“当一件事的几个条件中只要有一个得到满足，这件事就会发生，”这种关系称为与逻辑。 收藏 错误 正确

回答错误!正确答案： A 题型描述: 单选题

收藏 A.

B.

C.

D.

回答错误!正确答案： D 题型描述: 多选题

已知下图所示电路的输入Ui的波形，则Uo的波形不正确的为：________。

收藏 A.

B.

C.

D.

回答错误!正确答案： A B D 题型描述: 单选题

八段译码器框如下图所示：若要显示字形“F”，则译码器输出a~h应为：

收藏 A. 00101011 B. 00100100 C.

10001110 D. 11011011

回答错误!正确答案： C 题型描述: 多选题

求一个逻辑函数F的对偶式，可将F中的：________。 收藏 A.

“·”换成“+”，“+”换成“·” B. 原变量不变 C.

常数中的“0”换“1”，“1”换“0 D.

原变量换反变量，反变量换原变量 回答错误!正确答案： A B C

判断题

积分电路的时间常数RC与信号脉冲宽度tW之间的关系为τ= RC >>tW 。 收藏 错误 正确

回答错误!正确答案： B 题型描述: 判断题

“当一件事的几个条件中只要有一个得到满足，这件事就会发生，”这种关系称为与逻辑。 收藏 错误 正确

回答错误!正确答案： A 题型描述: 单选题

收藏 A.

B.

C.

D.

回答错误!正确答案： D 题型描述: 多选题

已知下图所示电路的输入Ui的波形，则Uo的波形不正确的为：________。

收藏 A.

B.

C.

D.

回答错误!正确答案： A B D 题型描述: 单选题

八段译码器框如下图所示：若要显示字形“F”，则译码器输出a~h应为：

收藏 A. 00101011 B. 00100100 C.

10001110 D. 11011011

回答错误!正确答案： C 题型描述: 多选题

求一个逻辑函数F的对偶式，可将F中的：________。 收藏 A.

“·”换成“+”，“+”换成“·” B. 原变量不变 C.

常数中的“0”换“1”，“1”换“0 D.

原变量换反变量，反变量换原变量 回答错误!正确答案： A B C

方案二

1. 试用8选1数据选择器74LS151实现逻辑函数：F=ABC+BC+AC+A

将逻辑函数化简得到如下形式：

F=m1D1+m3D3+m4D4+m5D5+m6D6+m7D7

上式中出现的8选1数据选择器的输出端接有效电平高电平，即可实现逻辑函数F，电路图如下：

X1VCC5V432115141312111097D0D1D2D3D4D5D6D7ABC~GU1Y~W562.5 V 输入C输入B输入A74LS151N用8选1数据选择器实现的逻辑函数

以下是实验结果 输 入 A 0 0 0 0 1 1 1 1 B 0 0 1 1 0 0 1 1 C 0 1 0 1 0 1 0 1 输 出 Y 0 1 0 1 1 1 1 1

2. 试用两个带附加控制端的4选1数据选择器74LS153组成一个8选1数据选择器。 用双4选1 数据选择器实现8选1的逻辑功能，控制信号有A、B、C三个，把A接

入控制端，利用A的输入信号使集成的两个4选1数据选择器轮流工作，再将两个输出用或门连接，再输出即为8选1数选器的选通的信号。

VCC5V6543101112131421157输入C输入B输入A1C01C11C21C32C0