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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)計實驗指導(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)計課程配合的實驗課教材。主要內(nèi)容包括：概述、Quartus II 9.0開發(fā)軟件簡介、Quartus II 9.0工程設(shè)計入門、數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)實驗、數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計提高實驗、數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計綜合設(shè)計實驗、數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)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(shù)字系統(tǒng)設(shè)計”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)�？删幊踢壿嬈骷﨔PGA/CPLD和EDA技術(shù)的快速發(fā)展以及廣泛應(yīng)用，對“數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計”課程的教學(xué)也提出了更高的要求。同時，“數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計”又是一門實踐性很強(qiáng)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(shè)置了基于FPGA或者CPLD的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計實驗課程。學(xué)生通過“數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計實驗”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(shè)計應(yīng)用方法、測試方法和綜合優(yōu)化技術(shù)；掌握常用的FPGA和CPLD器件的設(shè)計方法。
　　針對電子信息類培養(yǎng)模式的新需求和教學(xué)改革發(fā)展的要求，為了方便老師的實驗教學(xué)，也便于同學(xué)們高質(zhì)量完成實驗課程，幫助同學(xué)們進(jìn)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(jié)合理論教材和實驗儀器設(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(shù)字系統(tǒng)設(shè)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(shè)計流程、支持工具、安裝步驟以及詳細(xì)的開發(fā)平臺介紹。
　　第3章 QuartusⅡ9.0工程設(shè)計入門。通過具體實驗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)計輸入方式。
　　第4章數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)實驗。設(shè)計了11個基礎(chǔ)實驗案例。
　　第5章數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計提高實驗。在基礎(chǔ)實驗的基礎(chǔ)上，設(shè)計了9個提高型實驗。
　　第6章數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計綜合設(shè)計實驗。綜合前面的基礎(chǔ)實驗和提高型實驗，設(shè)計了17個具有一定工程背景的綜合設(shè)計型實驗。對部分有一定設(shè)計難度的實驗提供了實驗源代碼及波形仿真圖。
　　第7章數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計實驗。設(shè)計了9個具有較強(qiáng)工程背景的較復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)實驗題目。要求學(xué)生能夠根據(jù)要求分析題目，做出設(shè)計方案，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計和調(diào)試。培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考問題的能力，充分調(diào)動學(xué)生的創(chuàng)造性思維。對部分有一定設(shè)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(xì)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(jié)了學(xué)生實驗中經(jīng)常遇到的軟件和硬件相關(guān)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(xué)國家級電工電子實驗教學(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)校級重點教學(xué)改革項目“依托國家級實驗教學(xué)示范中心，構(gòu)建電子綜合設(shè)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(shù)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(shù)字系統(tǒng)概述 14
　　1.6 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)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(shè)計入門 31
　　3.1 基于原理圖的工程設(shè)計 31
　　3.2 基于VHDL語言的文本工程設(shè)計 50
　　3.3 基于狀態(tài)機(jī)的工程設(shè)計 52
　　3.4 基于LPM的工程設(shè)計 57
　　3.5 基于混合模式的工程設(shè)計 62
第4章數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)實驗 65
　　實驗1 3-8譯碼器設(shè)計 65
　　實驗2 兩位全加器設(shè)計 67
　　實驗3 基于VHDL的多路數(shù)據(jù)選擇器設(shè)計 70
　　實驗4 編碼器設(shè)計 73
　　實驗5 鍵盤、LED發(fā)光實驗 74
　　實驗6 4位數(shù)值比較器設(shè)計 76
　　實驗7 應(yīng)用Quartus II完成基本時序電路的設(shè)計 78
　　實驗8 移位寄存器設(shè)計 80
　　實驗9 按鍵去抖動電路設(shè)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(jī)設(shè)計 89
第5章數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計提高實驗 91
　　實驗1 靜態(tài)數(shù)碼管顯示譯碼電路設(shè)計 91
　　實驗2 8位數(shù)碼掃描顯示電路設(shè)計 94
　　實驗3 基于VHDL的流水燈電路設(shè)計 97
　　實驗4 偶數(shù)分頻器設(shè)計 98
　　實驗5 含異步清零和同步時鐘使能的十進(jìn)制加法計數(shù)器設(shè)計 100
　　實驗6 數(shù)控分頻器設(shè)計 102
　　實驗7 基于狀態(tài)機(jī)的序列檢測器設(shè)計 104
　　實驗8 4×4鍵盤掃描電路設(shè)計 105
　　實驗9 存儲器ROM和RAM設(shè)計 108
第6章數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計綜合設(shè)計實驗 112
　　實驗1 A/D采樣控制電路設(shè)計 112
　　實驗2 數(shù)據(jù)采集電路和簡易存儲示波器設(shè)計 115
　　實驗3 比較器和D/A器件實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換功能的電路設(shè)計 117
　　實驗4 8位16進(jìn)制頻率計設(shè)計 118
　　實驗5 交通燈控制器設(shè)計 122
　　實驗6 汽車尾燈控制器設(shè)計 125
　　實驗7 正弦信號發(fā)生器設(shè)計 127
　　實驗8 循環(huán)冗余校驗（CRC）模塊設(shè)計 130
　　實驗9 FPGA步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動控制設(shè)計 132
　　實驗10 FPGA直流電機(jī)PWM控制實驗 133
　　實驗11 高速公路電動欄桿機(jī)測速系統(tǒng)設(shè)計 135
　　實驗12 樂曲硬件演奏電路設(shè)計 136
　　實驗13 VGA彩條信號顯示控制器設(shè)計 141
　　實驗14 VGA圖像顯示控制器設(shè)計 145
　　實驗15 移位相加硬件乘法器設(shè)計 147
　　實驗16 脈沖信號數(shù)字濾波器設(shè)計 152
　　實驗17 數(shù)字鎖相環(huán)PLL應(yīng)用實驗 154
第7章數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計實驗 159
　　實驗1 數(shù)字鐘的仿真與設(shè)計 159
　　實驗2 自動售貨機(jī)的仿真與設(shè)計 160
　　實驗3 出租車計費(fèi)器的仿真與設(shè)計 162
　　實驗4 電梯控制器的仿真與設(shè)計 164
　　實驗5 LCD字符顯示的仿真與設(shè)計 165
　　實驗6 FPGA串行通用異步收發(fā)器設(shè)計 169
　　實驗7 簡易計算器設(shè)計 172
　　實驗8 基于FPGA的四路搶答器電路設(shè)計 173
　　實驗9 基于FPGA的數(shù)字電壓表設(shè)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(xué)實驗系統(tǒng)原理與使用介紹 177
　　8.2 實驗電路結(jié)構(gòu)圖 182
　　8.3 超高速A/D、D/A板GW_ADDA說明 192
　　8.4 步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)使用說明 193
　　8.5 SOPC適配板使用說明 193
　　8.6 GWDVPB電子設(shè)計競賽應(yīng)用板使用說明 194
　　8.7 GW48CK/PK2/PK3/PK4系統(tǒng)萬能接插口與結(jié)構(gòu)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(xiàn) 237

　　

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