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《“十三五”普通高等教育規(guī)劃教材數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教程》為“十三五”普通高等教育規(guī)劃教材。
是數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程配合的實(shí)驗(yàn)課教材。主要內(nèi)容包括：概述、Quartus II 9.0開發(fā)軟件簡(jiǎn)介、Quartus II 9.0工程設(shè)計(jì)入門、數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)提高實(shí)驗(yàn)、數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、GW48 EDA/SOPC實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)概要說(shuō)明。附錄包含實(shí)驗(yàn)常見問(wèn)題及解答和部分實(shí)驗(yàn)參考代碼。

　　“數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)”為一門電類專業(yè)基礎(chǔ)課，與許多后續(xù)專業(yè)課有緊密的聯(lián)系，通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)將為后續(xù)課程學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。隨著大規(guī)模可編程邏輯器件FPGA/CPLD和EDA技術(shù)的快速發(fā)展以及廣泛應(yīng)用，對(duì)“數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程的教學(xué)也提出了更高的要求。同時(shí)，“數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)”又是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)有著重要和不可替代的作用，全國(guó)很多高等院校都設(shè)置了基于FPGA或者CPLD的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程。學(xué)生通過(guò)“數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”可以達(dá)到下列目標(biāo)：進(jìn)一步熟悉數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(wèn)題和解決問(wèn)題的能力以及工程實(shí)踐能力；熟練掌握QuartusⅡ軟件的設(shè)計(jì)應(yīng)用方法、測(cè)試方法和綜合優(yōu)化技術(shù)；掌握常用的FPGA和CPLD器件的設(shè)計(jì)方法。
　　針對(duì)電子信息類培養(yǎng)模式的新需求和教學(xué)改革發(fā)展的要求，為了方便老師的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，也便于同學(xué)們高質(zhì)量完成實(shí)驗(yàn)課程，幫助同學(xué)們進(jìn)一步鞏固理論書本知識(shí)，提高分析問(wèn)題和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，結(jié)合理論教材和實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備，編寫了本書。
　　本書共8章：
　　第1章概述。介紹了EDA技術(shù)，硬件描述語(yǔ)言，F(xiàn)PGA和CPLD以及其主要廠商和開發(fā)工具；簡(jiǎn)要介紹了ModelSim仿真軟件以及通過(guò)例子展示了其使用方法，數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要流程等。
　　第2章 QuartusⅡ9.0開發(fā)軟件簡(jiǎn)介。介紹了QuartusⅡ9.0的優(yōu)點(diǎn)、設(shè)計(jì)流程、支持工具、安裝步驟以及詳細(xì)的開發(fā)平臺(tái)介紹。
　　第3章 QuartusⅡ9.0工程設(shè)計(jì)入門。通過(guò)具體實(shí)驗(yàn)案例介紹了基于原理圖、VHDL、狀態(tài)機(jī)、LPM、混合模式等幾種常見的設(shè)計(jì)輸入方式。
　　第4章數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)了11個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)案例。
　　第5章數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)提高實(shí)驗(yàn)。在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了9個(gè)提高型實(shí)驗(yàn)。
　　第6章數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。綜合前面的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和提高型實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了17個(gè)具有一定工程背景的綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。對(duì)部分有一定設(shè)計(jì)難度的實(shí)驗(yàn)提供了實(shí)驗(yàn)源代碼及波形仿真圖。
　　第7章數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)了9個(gè)具有較強(qiáng)工程背景的較復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)題目。要求學(xué)生能夠根據(jù)要求分析題目，做出設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和調(diào)試。培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考問(wèn)題的能力，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。對(duì)部分有一定設(shè)計(jì)難度的實(shí)驗(yàn)提供了實(shí)驗(yàn)源代碼及波形仿真圖。
　　第8章 GW48 EDA/SOPC 實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)概要說(shuō)明。詳細(xì)介紹了GW48 EDA/SOPC 實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)。
　　附錄A為實(shí)驗(yàn)常見問(wèn)題及解答，總結(jié)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常遇到的軟件和硬件相關(guān)問(wèn)題及其解決辦法；附錄B給出了部分實(shí)驗(yàn)參考程序。
　　本書的編寫得到了西安工業(yè)大學(xué)國(guó)家級(jí)電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)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(xué)校級(jí)重點(diǎn)教學(xué)改革項(xiàng)目“依托國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，構(gòu)建電子綜合設(shè)計(jì)開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的探索與實(shí)踐”（17JGZ04）的支持。
　　限于編者水平，書中不妥之處，懇請(qǐng)廣大讀者指正。
　　

前言

第1章概述 1
　　1.1 EDA技術(shù)概述 1
　　1.2 硬件描述語(yǔ)言簡(jiǎn)介 1
　　1.3 FPGA/CPLD概述 2
　　1.4 ModelSim概述 4
　　1.5 數(shù)字系統(tǒng)概述 14
　　1.6 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明 15
第2章 QuartusⅡ9.0開發(fā)軟件簡(jiǎn)介 17
　　2.1 QuartusⅡ9.0簡(jiǎn)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(shè)計(jì)入門 31
　　3.1 基于原理圖的工程設(shè)計(jì) 31
　　3.2 基于VHDL語(yǔ)言的文本工程設(shè)計(jì) 50
　　3.3 基于狀態(tài)機(jī)的工程設(shè)計(jì) 52
　　3.4 基于LPM的工程設(shè)計(jì) 57
　　3.5 基于混合模式的工程設(shè)計(jì) 62
第4章數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn) 65
　　實(shí)驗(yàn)1 3-8譯碼器設(shè)計(jì) 65
　　實(shí)驗(yàn)2 兩位全加器設(shè)計(jì) 67
　　實(shí)驗(yàn)3 基于VHDL的多路數(shù)據(jù)選擇器設(shè)計(jì) 70
　　實(shí)驗(yàn)4 編碼器設(shè)計(jì) 73
　　實(shí)驗(yàn)5 鍵盤、LED發(fā)光實(shí)驗(yàn) 74
　　實(shí)驗(yàn)6 4位數(shù)值比較器設(shè)計(jì) 76
　　實(shí)驗(yàn)7 應(yīng)用Quartus II完成基本時(shí)序電路的設(shè)計(jì) 78
　　實(shí)驗(yàn)8 移位寄存器設(shè)計(jì) 80
　　實(shí)驗(yàn)9 按鍵去抖動(dòng)電路設(shè)計(jì) 84
　　實(shí)驗(yàn)10 8×8點(diǎn)陣漢字顯示實(shí)驗(yàn) 88
　　實(shí)驗(yàn)11 簡(jiǎn)單狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì) 89
第5章數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)提高實(shí)驗(yàn) 91
　　實(shí)驗(yàn)1 靜態(tài)數(shù)碼管顯示譯碼電路設(shè)計(jì) 91
　　實(shí)驗(yàn)2 8位數(shù)碼掃描顯示電路設(shè)計(jì) 94
　　實(shí)驗(yàn)3 基于VHDL的流水燈電路設(shè)計(jì) 97
　　實(shí)驗(yàn)4 偶數(shù)分頻器設(shè)計(jì) 98
　　實(shí)驗(yàn)5 含異步清零和同步時(shí)鐘使能的十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì) 100
　　實(shí)驗(yàn)6 數(shù)控分頻器設(shè)計(jì) 102
　　實(shí)驗(yàn)7 基于狀態(tài)機(jī)的序列檢測(cè)器設(shè)計(jì) 104
　　實(shí)驗(yàn)8 4×4鍵盤掃描電路設(shè)計(jì) 105
　　實(shí)驗(yàn)9 存儲(chǔ)器ROM和RAM設(shè)計(jì) 108
第6章數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 112
　　實(shí)驗(yàn)1 A/D采樣控制電路設(shè)計(jì) 112
　　實(shí)驗(yàn)2 數(shù)據(jù)采集電路和簡(jiǎn)易存儲(chǔ)示波器設(shè)計(jì) 115
　　實(shí)驗(yàn)3 比較器和D/A器件實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換功能的電路設(shè)計(jì) 117
　　實(shí)驗(yàn)4 8位16進(jìn)制頻率計(jì)設(shè)計(jì) 118
　　實(shí)驗(yàn)5 交通燈控制器設(shè)計(jì) 122
　　實(shí)驗(yàn)6 汽車尾燈控制器設(shè)計(jì) 125
　　實(shí)驗(yàn)7 正弦信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì) 127
　　實(shí)驗(yàn)8 循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）模塊設(shè)計(jì) 130
　　實(shí)驗(yàn)9 FPGA步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)控制設(shè)計(jì) 132
　　實(shí)驗(yàn)10 FPGA直流電機(jī)PWM控制實(shí)驗(yàn) 133
　　實(shí)驗(yàn)11 高速公路電動(dòng)欄桿機(jī)測(cè)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 135
　　實(shí)驗(yàn)12 樂曲硬件演奏電路設(shè)計(jì) 136
　　實(shí)驗(yàn)13 VGA彩條信號(hào)顯示控制器設(shè)計(jì) 141
　　實(shí)驗(yàn)14 VGA圖像顯示控制器設(shè)計(jì) 145
　　實(shí)驗(yàn)15 移位相加硬件乘法器設(shè)計(jì) 147
　　實(shí)驗(yàn)16 脈沖信號(hào)數(shù)字濾波器設(shè)計(jì) 152
　　實(shí)驗(yàn)17 數(shù)字鎖相環(huán)PLL應(yīng)用實(shí)驗(yàn) 154
第7章數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 159
　　實(shí)驗(yàn)1 數(shù)字鐘的仿真與設(shè)計(jì) 159
　　實(shí)驗(yàn)2 自動(dòng)售貨機(jī)的仿真與設(shè)計(jì) 160
　　實(shí)驗(yàn)3 出租車計(jì)費(fèi)器的仿真與設(shè)計(jì) 162
　　實(shí)驗(yàn)4 電梯控制器的仿真與設(shè)計(jì) 164
　　實(shí)驗(yàn)5 LCD字符顯示的仿真與設(shè)計(jì) 165
　　實(shí)驗(yàn)6 FPGA串行通用異步收發(fā)器設(shè)計(jì) 169
　　實(shí)驗(yàn)7 簡(jiǎn)易計(jì)算器設(shè)計(jì) 172
　　實(shí)驗(yàn)8 基于FPGA的四路搶答器電路設(shè)計(jì) 173
　　實(shí)驗(yàn)9 基于FPGA的數(shù)字電壓表設(shè)計(jì) 174
第8章 GW48 EDA/SOPC實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)概要說(shuō)明 177
　　8.1 GW48教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)原理與使用介紹 177
　　8.2 實(shí)驗(yàn)電路結(jié)構(gòu)圖 182
　　8.3 超高速A/D、D/A板GW_ADDA說(shuō)明 192
　　8.4 步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)使用說(shuō)明 193
　　8.5 SOPC適配板使用說(shuō)明 193
　　8.6 GWDVPB電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽應(yīng)用板使用說(shuō)明 194
　　8.7 GW48CK/PK2/PK3/PK4系統(tǒng)萬(wàn)能接插口與結(jié)構(gòu)圖信號(hào)/與芯片引腳對(duì)照表 197
　　
附錄A 實(shí)驗(yàn)常見問(wèn)題及解答 200
附錄B 部分實(shí)驗(yàn)參考程序 203

參考文獻(xiàn) 237

　　

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