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《“十三五”普通高等教育規劃教材 數字系統設計實驗指導教程》為“十三五”普通高等教育規劃教材。
是數字系統設計課程配合的實驗課教材。主要內容包括：概述、Quartus II 9.0開發軟件簡介、Quartus II 9.0工程設計入門、數字系統設計基礎實驗、數字系統設計提高實驗、數字系統設計綜合設計實驗、數字系統設計課程設計實驗、GW48 EDA/SOPC實驗開發系統概要說明。附錄包含實驗常見問題及解答和部分實驗參考代碼。
是數字系統設計課程配合的實驗課教材。主要內容包括：概述、Quartus II 9.0開發軟件簡介、Quartus II 9.0工程設計入門、數字系統設計基礎實驗、數字系統設計提高實驗、數字系統設計綜合設計實驗、數字系統設計課程設計實驗、GW48 EDA/SOPC實驗開發系統概要說明。附錄包含實驗常見問題及解答和部分實驗參考代碼。
作者簡介
楊建華，男，西安工業大學教師。主要從事數字系統設計實驗、電子技術實驗、EDA實驗的教學工作及電子、控制類科研工作，具有一定的理論與實踐經驗。公開發表教研和科研論文10余篇，其中被EI收錄3篇。參編國家ji教材一部，主編校級規劃講義數字系統設計實驗指導一部。主持校級教研項目一項（已結題）。作為主要參與者參與國家ji電工電子實驗教學示范中心申報。負責國家ji實驗教學示范中心的實驗室建設。作為主要參與者參與了省級數字電子技術精品資源共享課的申報和建設。主持陜西省教育廳項目一項，西安工業大學校級校長基金項目一項。參與國家自然基金項目一項，參與橫向和縱向科研項目若干項。
目次
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 數字系統概述 14
1.6 數字系統設計實驗說明 15
第2章 QuartusⅡ9.0開發軟件簡介 17
2.1 QuartusⅡ9.0簡介 17
2.2 QuartusⅡ9.0安裝步驟 19
2.3 QuartusⅡ9.0開發環境介紹 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 簡單狀態機設計 89
第5章 數字系統設計提高實驗 91
實驗1 靜態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 正弦信號發生器設計 127
實驗8 循環冗余校驗（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PLL應用實驗 154
第7章 數字系統設計課程設計實驗 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實驗開發系統概要說明 177
8.1 GW48教學實驗系統原理與使用介紹 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
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 數字系統概述 14
1.6 數字系統設計實驗說明 15
第2章 QuartusⅡ9.0開發軟件簡介 17
2.1 QuartusⅡ9.0簡介 17
2.2 QuartusⅡ9.0安裝步驟 19
2.3 QuartusⅡ9.0開發環境介紹 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 簡單狀態機設計 89
第5章 數字系統設計提高實驗 91
實驗1 靜態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 正弦信號發生器設計 127
實驗8 循環冗余校驗（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PLL應用實驗 154
第7章 數字系統設計課程設計實驗 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實驗開發系統概要說明 177
8.1 GW48教學實驗系統原理與使用介紹 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
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