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《“十三五”普通高等教育規(guī)劃教材數字系統(tǒng)設計實驗指導教程》為“十三五”普通高等教育規(guī)劃教材。
是數字系統(tǒng)設計課程配合的實驗課教材。主要內容包括：概述、Quartus II 9.0開發(fā)軟件簡介、Quartus II 9.0工程設計入門、數字系統(tǒng)設計基礎實驗、數字系統(tǒng)設計提高實驗、數字系統(tǒng)設計綜合設計實驗、數字系統(tǒng)設計課程設計實驗、GW48 EDA/SOPC實驗開發(fā)系統(tǒng)概要說明。附錄包含實驗常見問題及解答和部分實驗參考代碼。

　　“數字系統(tǒng)設計”為一門電類專業(yè)基礎課，與許多后續(xù)專業(yè)課有緊密的聯(lián)系，通過該課程的學習將為后續(xù)課程學習打下良好的基礎。隨著大規(guī)�？删幊踢壿嬈骷﨔PGA/CPLD和EDA技術的快速發(fā)展以及廣泛應用，對“數字系統(tǒng)設計”課程的教學也提出了更高的要求。同時，“數字系統(tǒng)設計”又是一門實踐性很強的課程，實驗環(huán)節(jié)有著重要和不可替代的作用，全國很多高等院校都設置了基于FPGA或者CPLD的數字系統(tǒng)設計實驗課程。學生通過“數字系統(tǒng)設計實驗”可以達到下列目標：進一步熟悉數字系統(tǒng)設計的基本理論，培養(yǎng)其利用軟件開發(fā)硬件的基本技能，提高其分析問題和解決問題的能力以及工程實踐能力；熟練掌握QuartusⅡ軟件的設計應用方法、測試方法和綜合優(yōu)化技術；掌握常用的FPGA和CPLD器件的設計方法。
　　針對電子信息類培養(yǎng)模式的新需求和教學改革發(fā)展的要求，為了方便老師的實驗教學，也便于同學們高質量完成實驗課程，幫助同學們進一步鞏固理論書本知識，提高分析問題和解決實際問題的能力，結合理論教材和實驗儀器設備，編寫了本書。
　　本書共8章：
　　第1章概述。介紹了EDA技術，硬件描述語言，F(xiàn)PGA和CPLD以及其主要廠商和開發(fā)工具；簡要介紹了ModelSim仿真軟件以及通過例子展示了其使用方法，數字系統(tǒng)設計的主要流程等。
　　第2章 QuartusⅡ9.0開發(fā)軟件簡介。介紹了QuartusⅡ9.0的優(yōu)點、設計流程、支持工具、安裝步驟以及詳細的開發(fā)平臺介紹。
　　第3章 QuartusⅡ9.0工程設計入門。通過具體實驗案例介紹了基于原理圖、VHDL、狀態(tài)機、LPM、混合模式等幾種常見的設計輸入方式。
　　第4章數字系統(tǒng)設計基礎實驗。設計了11個基礎實驗案例。
　　第5章數字系統(tǒng)設計提高實驗。在基礎實驗的基礎上，設計了9個提高型實驗。
　　第6章數字系統(tǒng)設計綜合設計實驗。綜合前面的基礎實驗和提高型實驗，設計了17個具有一定工程背景的綜合設計型實驗。對部分有一定設計難度的實驗提供了實驗源代碼及波形仿真圖。
　　第7章數字系統(tǒng)設計課程設計實驗。設計了9個具有較強工程背景的較復雜數字系統(tǒng)實驗題目。要求學生能夠根據要求分析題目，做出設計方案，進行系統(tǒng)設計和調試。培養(yǎng)學生獨立思考問題的能力，充分調動學生的創(chuàng)造性思維。對部分有一定設計難度的實驗提供了實驗源代碼及波形仿真圖。
　　第8章 GW48 EDA/SOPC 實驗開發(fā)系統(tǒng)概要說明。詳細介紹了GW48 EDA/SOPC 實驗開發(fā)系統(tǒng)。
　　附錄A為實驗常見問題及解答，總結了學生實驗中經常遇到的軟件和硬件相關問題及其解決辦法；附錄B給出了部分實驗參考程序。
　　本書的編寫得到了西安工業(yè)大學國家級電工電子實驗教學示范中心的大力支持，在此表示衷心的感謝。本書得到西安工業(yè)大學校級重點教學改革項目“依托國家級實驗教學示范中心，構建電子綜合設計開放實驗平臺的探索與實踐”（17JGZ04）的支持。
　　限于編者水平，書中不妥之處，懇請廣大讀者指正。
　　

前言

第1章概述 1
　　1.1 EDA技術概述 1
　　1.2 硬件描述語言簡介 1
　　1.3 FPGA/CPLD概述 2
　　1.4 ModelSim概述 4
　　1.5 數字系統(tǒng)概述 14
　　1.6 數字系統(tǒng)設計實驗說明 15
第2章 QuartusⅡ9.0開發(fā)軟件簡介 17
　　2.1 QuartusⅡ9.0簡介 17
　　2.2 QuartusⅡ9.0安裝步驟 19
　　2.3 QuartusⅡ9.0開發(fā)環(huán)境介紹 25
第3章 QuartusⅡ9.0工程設計入門 31
　　3.1 基于原理圖的工程設計 31
　　3.2 基于VHDL語言的文本工程設計 50
　　3.3 基于狀態(tài)機的工程設計 52
　　3.4 基于LPM的工程設計 57
　　3.5 基于混合模式的工程設計 62
第4章數字系統(tǒng)設計基礎實驗 65
　　實驗1 3-8譯碼器設計 65
　　實驗2 兩位全加器設計 67
　　實驗3 基于VHDL的多路數據選擇器設計 70
　　實驗4 編碼器設計 73
　　實驗5 鍵盤、LED發(fā)光實驗 74
　　實驗6 4位數值比較器設計 76
　　實驗7 應用Quartus II完成基本時序電路的設計 78
　　實驗8 移位寄存器設計 80
　　實驗9 按鍵去抖動電路設計 84
　　實驗10 8×8點陣漢字顯示實驗 88
　　實驗11 簡單狀態(tài)機設計 89
第5章數字系統(tǒng)設計提高實驗 91
　　實驗1 靜態(tài)數碼管顯示譯碼電路設計 91
　　實驗2 8位數碼掃描顯示電路設計 94
　　實驗3 基于VHDL的流水燈電路設計 97
　　實驗4 偶數分頻器設計 98
　　實驗5 含異步清零和同步時鐘使能的十進制加法計數器設計 100
　　實驗6 數控分頻器設計 102
　　實驗7 基于狀態(tài)機的序列檢測器設計 104
　　實驗8 4×4鍵盤掃描電路設計 105
　　實驗9 存儲器ROM和RAM設計 108
第6章數字系統(tǒng)設計綜合設計實驗 112
　　實驗1 A/D采樣控制電路設計 112
　　實驗2 數據采集電路和簡易存儲示波器設計 115
　　實驗3 比較器和D/A器件實現(xiàn)A/D轉換功能的電路設計 117
　　實驗4 8位16進制頻率計設計 118
　　實驗5 交通燈控制器設計 122
　　實驗6 汽車尾燈控制器設計 125
　　實驗7 正弦信號發(fā)生器設計 127
　　實驗8 循環(huán)冗余校驗（CRC）模塊設計 130
　　實驗9 FPGA步進電機細分驅動控制設計 132
　　實驗10 FPGA直流電機PWM控制實驗 133
　　實驗11 高速公路電動欄桿機測速系統(tǒng)設計 135
　　實驗12 樂曲硬件演奏電路設計 136
　　實驗13 VGA彩條信號顯示控制器設計 141
　　實驗14 VGA圖像顯示控制器設計 145
　　實驗15 移位相加硬件乘法器設計 147
　　實驗16 脈沖信號數字濾波器設計 152
　　實驗17 數字鎖相環(huán)PLL應用實驗 154
第7章數字系統(tǒng)設計課程設計實驗 159
　　實驗1 數字鐘的仿真與設計 159
　　實驗2 自動售貨機的仿真與設計 160
　　實驗3 出租車計費器的仿真與設計 162
　　實驗4 電梯控制器的仿真與設計 164
　　實驗5 LCD字符顯示的仿真與設計 165
　　實驗6 FPGA串行通用異步收發(fā)器設計 169
　　實驗7 簡易計算器設計 172
　　實驗8 基于FPGA的四路搶答器電路設計 173
　　實驗9 基于FPGA的數字電壓表設計 174
第8章 GW48 EDA/SOPC實驗開發(fā)系統(tǒng)概要說明 177
　　8.1 GW48教學實驗系統(tǒng)原理與使用介紹 177
　　8.2 實驗電路結構圖 182
　　8.3 超高速A/D、D/A板GW_ADDA說明 192
　　8.4 步進電機和直流電機使用說明 193
　　8.5 SOPC適配板使用說明 193
　　8.6 GWDVPB電子設計競賽應用板使用說明 194
　　8.7 GW48CK/PK2/PK3/PK4系統(tǒng)萬能接插口與結構圖信號/與芯片引腳對照表 197
　　
附錄A 實驗常見問題及解答 200
附錄B 部分實驗參考程序 203

參考文獻 237

　　

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