北京邮电大学数字电路实验报告

北京邮电大学

数字电路与逻辑设计实验

实验报告

实验名称：QuartusII原理图输入

法设计与实现

学院：北京邮电大学

班级：

姓名：

学号：

一．实验名称和实验任务要求

实验名称：QuartusII原理图输入法设计与实现

实验目的：⑴熟悉用QuartusII原理图输入法进行电路设计和仿真。

⑵掌握QuartusII图形模块单元的生成与调用；

⑶熟悉实验板的使用。

实验任务要求：⑴掌握QuartusII的基础上，利用QuartusII用逻辑

门设计实现一个半加器，生成新的半加器图像模

块。

⑵用实验内容（1）中生成的半加器模块以及逻辑门

实现一个全加器，仿真验证其功能，并能下载到实

验板上进行测试，要求用拨码开关设定输入信号，

发光二级管显示输出信号。

⑶用3线—8线译码器（74L138）和逻辑门实现要求

的函数：CBA

F+

=,仿真验证其

功能，，并能下载到实验板上进行测试，要求用拨

码开关设定输入信号，发光二级管显示输出信号。二．设计思路和过程

半加器的设计实现过程：⑴半加器的应有两个输入值，两个输出值。

a表示加数，b表示被加数，s表示半加和，

co表示向高位的进位。

⑵由数字电路与逻辑设计理论知识可知b a s ⊕=;b a co ?= 选择两个逻辑门：异或门和与门。a,b 为异或门和与门的输入，S 为异或门的输出，C 为与门的输出。 (3)利用QuartusII 仿真实现其逻辑功能，并生成新的半加器图形模块单元。 (4)下载到电路板，并检验是否正确。

全加器的设计实现过程：⑴全加器能够由两个半加器和一个或门构成。全加器有三个输入值a,b,ci ，两个输

出值s,co ：a 为被加数，b 为加数，ci 为低

位向高位的进位。

⑵全加器的逻辑表

示式为：

c b a s ⊕⊕=

b a ci b a co ?+?⊕=)(

⑶利用全加器的逻辑表示式和半加器的逻

辑功能，实现全加器。

用3线—8线译码器（74L138）和逻辑门设计实现函数

F+

CBA

设计实现过程：⑴利用QuartusII选择译码器（74L138）的图形模块

单元。

⑵函数CBA

F+

能够经过译码器（74L138）和一个与非门实现。将译

码器输出端y0,y2,y4,y7作为输入端接到与非门即

可实现函数。

三．实验原理图

⑴半加器的原理图：

⑵全加器的原理图：

⑶用3线—8线译码器（74L138）和逻辑门设计实现函数：

四．仿真波形图

⑴半加器的仿真波形图：

⑵全加器的仿真波形图：

⑶3线—8线译码器（74L138）和逻辑门设计实现函数的仿真波形图：

五．仿真波形图分析

⑴半加器仿真波形图分析：

当半加器的2个输入端都输入0时，即a=b=0时，则有输出：半加和s=0，进位端co=0。

当半加器2个输入端有一个为1时，即a=1,b=0 或a=0,b=1时，则有输出：半加和s=1，进位端co=0。

当半加器2个输入端都为1时，即a=b=1时，则有输出半加和s=0，进位端进位co=1。

值得注意的是，半加器的仿真波形中出现了冒险。

⑵全加器仿真波形图的分析：

当全加器a,b 2个输入端都输入都为0，若低位进位ci为0，即输出为s=co=0。若低位进位为1，则输出s=1,co=0。

当全加器2个输入端有一个输入为1，即a=1,b=0或即a=0,b=1若低位进位为0，即ci=0则输出s=0,co=1。若低位进位为1，即ci=1则输出s=1,co=1。

当全加器2个输入端都输入都为1，若低位进位为0，即，,,则输出，。若低位进位为1，即，,,则输出，。

⑶3线—8线译码器（74L138）设计实现函数的仿真波形图分析：

当CBA=000、CBA=010、CBA=100或CBA=111时，由波形图分析可得F=1。

当CBA=001、CBA=011、CBA=101或CBA=110时，由波形图分析可得F=0。

综上可知：该设计方法的确实现了函数

六．故障及问题分析

实验过程还算顺利，下面来讨论实验中需要注意的地方。

仿真实验中需要注意的地方：

⑴开始仿真波形时，需注意设定END TIME，否则无法进行仿真。

⑵规定输入端波形的周期不合理，须按照倍数关系来设定，不能随意设定周期，输入变量周期按2的幂次方上升。

（3)保存文件时，命名的一致性，否则可能导致实验无法进行下去。

(4)将设计好的逻辑电路下载到实验板之前，应设定好引脚。注意实验板上输入端和输出端对应的引脚号。

七．总结和结论

经过本次实验我慢慢掌握了QuartusII这一软件的一些基本功能。实验学习中，我懂得了如何理解并将理论课上所学的知识运用在实验中并得到验证，对数字电路与逻辑设计的知识有了更加全面的认识。

同时，我也更加对数字电路产生了更加浓厚的兴趣！

总的来说，这次实验课对我的帮助真的很大。

北邮数字电路综合实验报告

数字电路综合实验报告简易智能密码锁一、实验课题及任务要求设计并实现一个数字密码锁，密码锁有四位数字密码和一个确认开锁按键，密码输入正确，密码锁打开，密码输入错误进行警示。基本要求： 1、密码设置：通过键盘进行4 位数字密码设定输入,在数码管上显示所输入数字。通过密码设置确定键（BTN 键）进行锁定。 2、开锁：在闭锁状态下，可以输入密码开锁，且每输入一位密码，在数码管上显示“-”，提示已输入密码的位数。输入四位核对密码后，按“开锁”键，若密码正确则系统开锁，若密码错误系统仍然处于闭锁状态，并用蜂鸣器或led 闪烁报警。 3、在开锁状态下，可以通过密码复位键（BTN 键）来清除密码，恢复初始密码“0000”。闭锁状态下不能清除密码。 4、用点阵显示开锁和闭锁状态。提高要求： 1、输入密码数字由右向左依次显示，即：每输入一数字显示在最右边的数码管上,同时将先前输入的所有数字向左移动一位。 2、密码锁的密码位数（4~6 位）可调。

3、自拟其它功能。二、系统设计 2.1系统总体框图 2.2逻辑流程图

2.3MDS图 2.4分块说明程序主要分为6个模块：键盘模块，数码管模块，点阵模块，报警模块，防抖模块，控制模块。以下进行详细介绍。 1.键盘模块本模块主要完成是4×4键盘扫描，然后获取其键值，并对其进行编码，从而进行按键的识别，并将相应的按键值进行显示。键盘扫描的实现过程如下：对于4×4键盘，通常连接为4行、4列，因此要识别按键，只需要知道是哪一行和哪一列即可，为了完成这一识别过程，我们的思想是，首先固定输出高电平，在读入输出的行值时，通常高电平会被低电平拉低，当当前位置为高电平“1”时，没有按键按下，否则，如果读入的4行有一位为低电平，那么对应的该行肯定有一个按键按下，这样便可以获取到按键的行值。同理，获取列值也是如此，先输出4列为高电平，然后在输出4行为低电平，再读入列值，如果其中有哪一位为低电平，那么肯定对应的那一列有按键按下。由此可确定按键位置。

北京邮电大学数电实验一实验报告

北京邮电大学数字电路与逻辑设计实验学院：班级：作者：学号：

实验一 Quartus II原理图输入法设计一、实验目的： (1)熟悉Quartus II原理图输入法进行电路设计和仿真 (2)掌握Quartus II 图形模块单元的生成与调 (3)熟悉实验板的使用二、实验所用器材： (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、实验任务要求 (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)中生成的半加器模块和逻辑门设计实现一个全加器，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。 (3)用3线-8线译码器（74LS138）和逻辑门设计实现函数 ,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。四、设计思路和过程（1）半加器的设计半加器电路是指对两个输入数据位进行加法，输出一个结果位和进位，不产生进位输入的加法器电路。是实现两个一位二进制数的加法运算电路。数据输入AI被加数、BI加数,数据输出SO和数(半加和)、进位C0。在数字电路设计中，最基本的方法是不管半加器是一个什么样的电路，按组合数字电路的分析方法和步骤进行。 1．列出真值表半加器的真值表见下表。表中两个输入是加数A0和B0，输出有一个是和S0，另一个是进位C0。

2 该电路有两个输出端，属于多输出组合数字电路，电路的逻辑表达式如下函数的逻辑表达式为：SO=AI⊕BI CO=AB 所以，可以用一个两输入异或门和一个两输入与门实现。

北京邮电大学数字电路实验报告

北京邮电大学数字电路与逻辑设计实验实验报告实验名称：QuartusII原理图输入法设计与实现学院：北京邮电大学班级：姓名：学号：

一．实验名称和实验任务要求实验名称：QuartusII原理图输入法设计与实现实验目的：⑴熟悉用QuartusII原理图输入法进行电路设计和仿真。 ⑵掌握QuartusII图形模块单元的生成与调用； ⑶熟悉实验板的使用。实验任务要求：⑴掌握QuartusII的基础上，利用QuartusII用逻辑门设计实现一个半加器，生成新的半加器图像模块。 ⑵用实验内容（1）中生成的半加器模块以及逻辑门实现一个全加器，仿真验证其功能，并能下载到实验板上进行测试，要求用拨码开关设定输入信号，发光二级管显示输出信号。 ⑶用3线—8线译码器（74L138）和逻辑门实现要求的函数：CBA F+ C + =,仿真验证其 + B C B A A A B C 功能，，并能下载到实验板上进行测试，要求用拨码开关设定输入信号，发光二级管显示输出信号。二．设计思路和过程半加器的设计实现过程：⑴半加器的应有两个输入值，两个输出值。 a表示加数，b表示被加数，s表示半加和， co表示向高位的进位。

⑵由数字电路与逻辑设计理论知识可知 b a s ⊕=;b a co ?= 选择两个逻辑门：异或门和与门。a,b 为异或门和与门的输入，S 为异或门的输出，C 为与门的输出。 (3)利用QuartusII 仿真实现其逻辑功能，并生成新的半加器图形模块单元。 (4)下载到电路板，并检验是否正确。全加器的设计实现过程：⑴全加器可以由两个半加器和一个或门构成。全加器有三个输入值a,b,ci ，两个输出值s,co ：a 为被加数，b 为加数，ci 为低位向高位的进位。 ⑵全加器的逻辑表达式为： c b a s ⊕⊕= b a ci b a co ?+?⊕=)( ⑶利用全加器的逻辑表达式和半加器的逻辑功能，实现全加器。用3线—8线译码器（74L138）和逻辑门设计实现函数 CBA A B C A B C A B C F +++= 设计实现过程：⑴利用QuartusII 选择译码器（74L138）的图形模块

2016年北邮数电实验报告

数字电路与逻辑设计实验报告学院：电子工程学院班级：姓名：学号：班内序号：

目录（一）实验名称及实验任务要求 (1) （二）模块端口说明及连接图 (2) 1.1实验三(3)模块端口说明 (2) 1.2实验三(3)连接图 (2) 2.1实验四模块端口说明 (2) 2.2实验四连接图 (2) （三）原理图或VHDL代码 (3) 1.实验一(2)原理图 (3) 2.实验三(3)VHDL代码 (4) 3.实验四VHDL代码 (7) （四）仿真波形 (10) 1.实验一(2)仿真波形 (10) 2.实验三(3)仿真波形 (11) 3.实验四仿真波形 (11) （五）仿真波形分析 (11) 1.实验一(2)仿真波形分析 (11) 2.实验三(3)仿真波形分析 (11) 3.实验四仿真波形分析 (11) （六）故障及问题分析 (12) （七）总结和结论 (13)

（一）实验名称及实验任务要求实验一名称：QuartusII原理图输入法设计与实现实验任务要求：EDA基础实验1（1）、（2）、（3）必做，选做VHDL 实现加法器。实验二名称：用VHDL设计与实现组合逻辑电路实验任务要求：四人表决器、8421码转格雷码、数码管译码器（下载测试）。实验三名称：用VHDL设计与实现时序逻辑电路实验任务要求：分频器、8421十进制计数器、将分频器/8421十进制计数器/数码管译码器3个电路进行连接并下载。实验四名称：用VHDL设计与实现相关电路实验任务要求：数码管动态扫描控制器、点阵扫描控制器。

（二）模块端口说明及连接图 1.1实验三(3)模块端口说明 cp：时钟信号输入； rst：8421十进制计数器异步置位； c[6...0]：七段二极管数码管显示； cat[7...0]：数码管显示。 1.2实验三(3)连接图 2.1实验四模块端口说明 cp：时钟信号输入； rst：8421计数器异步复位； lgt[6...0]：七段二极管数码管显示； cat[7...0]：数码管显示。 2.2实验四连接图

北邮数电实验报告

北京邮电大学实验报告实验名称：数字电路与逻辑设计实验报告学院：信息与通信工程学院班级：姓名：学号：序号：日期：

实验三:用VHDL语言设计与实现逻辑电路一、实验内容 1. 用VHDL语言设计实现一个带异步复位的8421码十进制计数器，仿真验证其功能，并下载到实验版测试。要求用按键设定输入信号，发光二极管显示输出信号； 2.用VHDL语言设计实现一个分频系数为12，分频输出信号占空比为50%的分频器，仿真验证其功能； 3.将（1），（2）和数码管译码器3个电路进行连接，并下载到实验板显示计数结果。二、模块端口说明及连接图 1.分频器 2. 计数器 clk: 时钟输入信号 clk: 时钟信号输入 clear: 复位信号输入 clear: 复位信号输入 clk_out: 时钟分频后的信号输出 q: 计数器的输出 3.数码管显示 b: 数码管的输入信号 seg: 译码显示输出 onoff: 数码管的输出控制

4.连接图三、实验分析 1.设计思路本实验将之前的分频器和计数器以及数码管显示模块组合起来，实现了单个数码管现显示0~9，每隔0.5s切换一次显示内容。 COMPONENT div_12实现了时钟分频，将50MHz的单片机晶振时钟进行分频，输出频率2HZ占空比50%的方波时钟，以此时钟作为内部时钟驱动计数器。 COMPONENT jishuqi是一个十进制计数器，NUM从“0000”到“1001”循环变化，模为10。计数器的输出传递给数码管译码显示电路。 COMPONENT seg7_1是数码管译码显示电路，将收到的信号NUM译码并控制数码管的段锁存来控制数码管的显示。整体来看，div-12提供了分频后2Hz的时钟，驱动计数器计数，计数的结果作为数码管译码显示模块的输入，根据计数器实时的数进行数码管的显示。综合起来就实现了设计的功能。在进行电路的连接时，可直接在代码中分成三个进程来实现，也可通过为每个模块建立符号，连接电路图来实现。 2. 具体代码如下： LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY fenpinjishu IS PORT( clear2 :IN STD_LOGIC; clk1:IN STD_LOGIC; b1:OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 downto 0); CAT:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 downto 0) );

北邮-数电实验报告

数字电路实验报告学院：信息与通信工程专业：信息工程班级：2013211125 学号：2013210681 姓名：袁普

②：仿真波形图以及分析波形图：波形分析：通过分析ab ci三个输入在8中不同组合下的输出，发现与全加器的真值表吻合，说明实现了全加器的逻辑功能。同时看见波形中出现了毛刺（冒险），这也与事实一致。 ③：故障及问题分析第一次在做全加器的时候发现找不到已经生成的半加器模块，后来发现是因为在建立工程时这两个项目没有建在同一个文件夹里，在调用的时候就找不到。后来我将全加器工程建在同一个文件夹里解决了此问题。

实验二：用VHDL设计和实现组合逻辑电路一：实验要求 ①：用VHDL设计一个8421码转换为格雷码的代码转换器，仿真验证其功能。 ②：用VHDL设计一个4位二进制奇校验器，要求在为奇数个1时输出为1，偶数个1时输出为0，仿真验证其功能。 ③：用VHDL设计一个数码管译码器，仿真验证其功能，下载到实验板测试，要求用拨码开关设定输入信号，数码管显示输出信号，并且只使一个数码管有显示，其余为熄灭状态。二：故障及问题分析在刚开始实现让一个数码管显示的时候，我本来准备再设置6个输入和输出，通过实验板上的拨码来输入信息分别控制不同的数码管的的开闭状态，但是后来发现这样效率很低而且实验板上的拨码开关数量根本不够。在老师的提醒下，我最终在VHDL里直接增加了一个向量输出”011111”来直接控制cat0~5六个管脚，从而达到了实验的要求。

实验三：用VHDL设计和实现时序逻辑电路一：实验要求 ①：用VHDL语言设计实现一个8421十进制计数器，要求有高电平复位功能，仿真验证其功能。 ②：用VHDL语言设计实现一个分频系数为12，输出为占空比50%方波的分频器，有高电平复位功能，仿真验证其功能。 ③：将（1），（2）和数码管译码器三个电路进行连接，仿真验证其功能，并下载到实验板进行测试，要求第三个数码管显示数字。二：报告内容 ①实验三（3）模块端口说明及模块代码模块一：div12为一个有高电平复位功能的分频系数为12的分屏器，其输出是一个占空比50%的方波。此模块输入连接一个时钟输入，即可在输出端得到一个周期更大的方波输出。 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity div12 is port( clear,clk:in std_logic; clk_out:out std_logic ); end div12; architecture struct of div12 is signal temp:integer range 0 to 5; signal clktmp:std_logic; begin process(clk,clear) begin if(clear='1') then

北邮数字电路与逻辑设计实验-实验报告(上)

北京邮电大学电路实验中心<数字电路与逻辑设计实验（上）> 实验报告班级： xxx 学院： xxx 实验室： xxx 审阅教师：姓名（班内序号）： xxx）学号： 2xxx 实验时间： xxxx 评定成绩：

目录实验1 Quartus II 原理图输入法设计与实现 (3) 一、实验目的 (3) 二、实验所用器材 (3) 三、实验任务要求 (3) 四、实验原理图 (3) 五、实验仿真波形图及分析 (4) 实验2 用VHDL 设计与实现组合逻辑电路 (5) 一、实验目的 (5) 二、实验所用器材 (5) 三、实验任务要求 (5) 四、VHDL代码 (5) 五、实验仿真波形图及分析 (7) 实验3 用VHDL 设计与实现时序逻辑电路 (8) 一、实验目的 (8) 二、实验所用器材 (8) 三、实验任务要求 (8) 四、模块端口说明及连接图 (8) 五、VHDL代码 (9) 六、实验仿真波形图及分析 (10) 实验4 用VHDL 设计与实现数码管动态扫描控制器 (10) 一、实验目的 (10) 二、实验所用器材 (11) 三、实验任务要求 (11) 四、模块端口说明及连接图 (11) 五、VHDL代码 (11) 六、实验仿真波形图及分析 (15) 故障及问题分析 (16) 总结和结论 (17)

实验1 Quartus II 原理图输入法设计与实现一、实验目的（1）熟悉用Quartus II原理图输入法进行电路设计和仿真；（2）掌握Quartus II 图形模块单元的生成与调用；（3）熟悉实验板的使用。二、实验所用器材（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、实验任务要求（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）中生成的半加器模块和逻辑门设计实现一个全加器，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。（3）用3线-8线译码器（74LS138）和逻辑门设计实现函数+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。四、实验原理图（1）半加器原理图（2）全加器原理图

北京邮电大学电路实验报告-(小彩灯)

滞电压比较器的输入端，当其上升至比较器的上门限电压U th+时，比较器的输出发生跳变，由低电平跳变为高电平，此后，不断重复上述过程，从而在迟滞电压比较器的输出端U o1得到方波信号，在反向积分器的输出端U o2得到三角波信号。假设稳压管反向击穿时的稳定电压为U Z，正向导通电压为U D，由理论分析可知，该电路方波和三角波的输出幅度分别为：式（5）中R P2为电位器R P动头2端对地电阻，R P1为电位器1端对地的电阻。由上述各式可知，该电路输出方波的幅度由稳压管的稳压值和正向导通电压决定，三角波的输出幅度决定于稳压管的稳压值和正向导通电压以及反馈比R1/R f，而振荡频率与稳压管的稳压值和正向导通电压无关，因此，通过调换具有不同稳压值和正向导通电压的稳压管可以成比例地改变方波和三角波的幅度而不改变振荡频率。电位器的滑动比R P2/R P1和积分器的积分时间常数R2C的改变只影响振荡频率而不影响振荡幅度，而反馈比R1/R f的改变会使振荡频率和振荡幅度同时发生变化。因此，一般用改变积分时间常数的方法进行频段的转换，用调节电位器滑动头的位置来进行频段内的频率调节。

北邮数电实验报告

北京邮电大学实验报告实验名称：数电电路与逻辑设计实验学院：信息与通信工程学院班级：姓名：学号：班内序号：日期：

一．实验一：Quartus II 原理图输入法设计 1. 实验名称和实验任务要求 (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元。 (2)用(1)中生成的半加器模块和逻辑门设计实现一个全加器，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入信号。 (3)用3线-8线译码器（74LS138）和逻辑门设计实现函数 F=A B C +A B C +A B C + A B C 。 2. 实验原理图及波形图（1）半加器（2）全加器

（3）74LS38 3.仿真波形图分析 (1)半加器：输入为a，b，输出S，CO（进位）。当ab都为0时，半加和s=0，进位端co=0。当ab都为1时，半加和s=0，进位端co=1。当a=1,b=0 或a=0,b=1时，半加和s=1，进位端co=0。 (2)全加器：

输入a，b，输出S，CO（进位），ci（低进位）。当a=0，b=0,ci=0,输出s=0，co=0。当a=0，b=1或a=1，b=0又 ci=0,输出s=1，co=0。当a=0，b=0,ci=1,输出s=1，co=0。 (3)74LS138 输入A,B,C,输出为3。四个输出对应F中的四个最小项，Y0、Y2、Y4、Y7，以实现函数功能。二．实验二：用 VHDL 设计与实现组合逻辑电路 1.实验名称和实验任务要求 (1)用VHDL语言设计实现一个共阴极7段数码管译码器，仿真验证其功能。要求用拨码开关设定输入信号，7段数码管显示输出信号。 (2) 用VHDL语言设计实现一个8421码转换为余3码的代码转换器，仿真验证其功能。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VHDL语言设计实现一个4位二进制奇校验器，输入奇数个’1’时，输出为’1’，否则输出’0’，仿真验证其功能。要求用拨码开关设定输入信号，发光二极管显示输出信号。 2．实验代码及波形图（1）共阴极7段数码管译码器 LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY GUAN IS PORT(A:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); B:OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0); C:OUT STD_LOGIC_VECTOR(5 DOWNTO 0)); END GUAN; ARCHITECTURE encoder_arch OF GUAN IS BEGIN PROCESS(A) BEGIN C<="011111"; CASE A IS WHEN"0000"=> B<="1111110";--0 WHEN"0001"=> B<="0110000";--1 WHEN"0010"=> B<="1101101";--2 WHEN"0011"=> B<="1111001";--3 WHEN"0100"=> B<="0110011";--4 WHEN"0101"=> B<="1011011";--5 WHEN"0110"=> B<="1011111";--6 WHEN"0111"=> B<="1110000";--7 WHEN"1000"=> B<="1111111";--8 WHEN"1001"=> B<="1111011";--9

北邮数字电路综合实验报告——交通灯控制器的VHDL实现

数字电路综合实验报告班级: 姓名: 班内序号: 学号: 日期:

目录一、实验摘要 (3) 二、实验任务 (3) 1.任务要求 (3) 2.任务解析 (3) 三、实验设计思路 (4) 1.状态转移图 (4) 2.流程图 (5) 3.模块确定 (5) 4.系统框图 (7) 四、程序代码 (7) ⒈主程序 (7) ⒉分频模块 (9) ⒊防抖模块 (10) ⒋交通灯控制模块 (11) ⒌数字译码模块 (14) 五、实验结果 (15) 1.仿真结果 (15) 2.实物结果 (17) 六、所遇问题分析 (17) 七、实验总结 (18)

交通灯控制器的VHDL实现一、实验摘要随着交通情况的日益复杂，交通灯在生活中所处的位置也越来越高。本实验就是基于VHDL语言编程实现了十字路口的交通灯控制器。对于交通等控制器的设计是分模块自顶向下的设计思想，软硬件结合来实现本设计。关键字：交通灯、VHDL、控制器二、实验任务 1.任务要求 1)南北和东西方向各有一组绿、黄、红灯用于指挥交通，绿灯、黄灯和红灯的持续时间分别为20秒、5 秒和25秒； 2)当有特殊情况（如消防车、救护车等）时，两个方向均为红灯亮，计时停止，当特殊情况结束后，控制器恢复原来状态，继续正常运行； 3)用两组数码管，以倒计时方式显示两个方向允许通行或禁止通行的时间； 2.任务解析东西（A车道）和南北（B车道）方向各有一组绿、黄、红灯用于指挥交通（如图1），绿灯、黄灯和红灯的持续时间分别为20 秒、5 秒和25 秒。图1 十字路口交通灯模型

因此，可以设计如下四个状态，其关系为：状态亮灯情况车辆行驶状况持续时间（秒）下一状态A车道B车道 S0 红亮红亮紧急状况，A/B车道均禁止通行~ S1 S1 绿亮红亮A车道通行，B车道禁止通行20 S2 S2 黄亮红亮A车道缓行，B车道禁止通行 5 S3 S3 红亮绿亮A车道禁止通行，B车道通行20 S4 S4 红亮黄亮A车道禁止通行，B车道缓行 5 S1 三、实验设计思路 1.状态转移图图2 状态转移图

北邮-电子电路综合设计实验(函数信号发生器)报告

电子电路综合设计实验报告实验1 函数信号发生器的设计与实现姓名：------ 学号：---------- 班内序号：--

一. 实验名称：函数信号发生器的设计与调试二.实验摘要：采用运放组成的积分电路产生方波-三角波，可得到比较理想的方波和三角波。根据所需振荡频率的高低和对方波前后沿陡度的要求以及对所需方波、三角波的幅度可以确定合适的运放以及稳压管的型号、所需电阻的大小和电容的值。三角波-正弦波的转换是利用差分放大器来完成的，选取合适的滑动变阻器来调节三角波的幅度以及电路的对称性。同时利用隔直电容、滤波电容来改善输出正弦波的波形。关键词：方波三角波正弦波频率可调三、设计任务要求 1．基本要求：（1）输出频率能在1-10KHz范围内连续可调，无明显失真；（2）方波输出电压Uopp=12V,上升、下降沿小于10us,占空比可调范围30%-70%；（3）三角波Uopp=8V; （4）正弦波Uopp错误！未找到引用源。1V. （5）设计该电路的电源电路（不要求实际搭建） 2.提高要求：（1）正弦波、三角波和方波输出波形的峰峰值Uopp均可在1V-10V内连续可调。（2）三种输出波形的输出端口的输出阻抗小于100Ω。（3）三种波形从同一端口输出，并能够显示当前输出信号的种类、大小和频率（4）用CPLD设计DDS信号源（5）其他函数信号发生器的设计方案四、设计思路以及总体结构框图本课题中函数发生器结构组成如下所示：由比较器和积分器组成方波—三角波产生电

路，比较器输出的方波经积分器得到三角波，三角波到正弦波的变换电路主要由差分放大器来完成。差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优点。特别是作为直流放大器时，可以有效地抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。图4-1 函数信号发生器的总体框图五.分块电路和总体电路的设计（1）方波——三角波产生电路图5-1 方波-三角波产生电路

北邮数电实验分析报告-信息

北邮数电实验报告-信息

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数字电路与逻辑设计实验姓名*** 学院信息与通信工程学院专业信息工程班级*** 学号**** 班内序号***

实验一一、实验名称和实验任务要求 1.实验内容：QuartusII原理图输入法设计与实现。 2.实验目的：（1）熟悉用QuartusII原理图输入法进行电路设计和仿真。（2）掌握QuartusII图形模块单元的生成与调用。（3）熟悉实验板的使用。 3.实验任务要求：（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像模块。（2）用实验内容1中生成的半加器模块和逻辑门设计实现一个全加器，仿真验证其功能，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线—8线译码器（74LS138）和逻辑门实现函数 F=(/)(/)(/)+(/)(/)+(/)(/)+，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。二、原理图半加器模块和逻辑门设计实现的全加器：三、仿真波形图及分析电路实现了全加器的功能。全加器是实现两个1位二进制数及低位来的进位相加求得和数及向高位进位的逻辑电路。由其原理可得逻辑表达式：sum=ain⊕bin⊕cin

cout = （ain⊕bin）cin + ain*bin。列出真值表：输入输出 ain bin cin cout sum 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 仿真波形对比真值表，可以看出波形图与理论值完全符合。四、故障及问题分析 1、问题：按照逻辑表达式连接了全加器电路后，仿真波形很乱。解决方法：思考后知道了应该把输入信号依次设成2的n次方，这样的仿真波形清楚容易分析。 2、问题：把代码下载到板子上的过程中，进行到37%的时候停了，等了2分钟也没继续下载。解决方法：再次重连USB尝试下载，手紧握着接线口，下载成功了，分析可能是接线口接触不好。实验二一、实验名称和实验任务要求 1.实验内容：用VHDL设计与实现组合逻辑电路。 2.实验目的：（1）熟悉用VHDL语言设计组合逻辑电路的方法。（2）熟悉用QuartusII文本输入法进行电路设计。 3.实验任务要求：（1）用VHDL语言设计实现一个4位二进制奇校验器，输入奇数个‘1’时，输出为‘1’，否则输出‘0’，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。（2）用VHDL语言设计实现一个8421码转换为余3码的代码转换器，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。

北邮数电综合实验电子沙漏的设计与实现

北京邮电大学数电综合实验报告实验名称：电子沙漏的设计与实现学院：信息与通信工程学院姓名：班级：学号：班内序号：

一、实验设计的基本要求沙漏是一种古老的计时工具，也是一种玩具。电子沙漏用发光二极管表示沙粒，模拟沙漏的运动过程。电子沙漏会像真正的沙漏一样，上部的沙粒（点亮的发光二极管）一粒一粒往下掉，下部的沙粒一粒一粒堆起来。 1、采用 8*8 双色点阵显示电子沙漏的开机界面,如图 2 所示。其中红色 LED 代表沙漏的上半部分沙粒 VD0~VD15,绿色 LED 代表沙漏的下半部分 VD0'~VD15'。 2、用拨码开关 SW1 模拟重力感应器。当 SW1 为低电平时,沙粒从VD0~VD15 向 VD0'~VD15'移动;当 SW1 为高电平时,沙粒从 VD0'~VD15'向 VD0~VD15 移动。 3、按键 BTN0 作为计时启动停止按键,启动后沙粒即可按照 SW1 设定的方向移动, 以 SW1 为低电平时为例,LED 移动的顺序与对应关

系如图 3 的1~16所示(若 SW1 为高电平,则点阵显示移动顺序为 16~1)。每颗沙粒的移动时间为 1 秒,当移动到图 3 的16时,若 SW1 仍为低电平,则保持沙粒不动,但计时继续,直到 SW1 的电平发生变化或者 BTN0 计时停止。

4、设计实现一个 60 秒计时器,当按键 BTN0 启动时开始工作,用于在沙粒移动过程中进行计时校准,并用数码管 DISP0~DISP1 显示计时结果。提高要求: 1、可以调节控制电子沙漏的流动速度。? 2、用多种方式呈现电子沙漏界面。? 3、自行设定沙粒的移动路径,显示每颗沙粒的移动过程。 4、外接重力感应器,实现真实的电子沙漏功能。? 5、自拟其它功能。二、系统设计 1、设计思路实验比较复杂，故采用分模块设计的思想，将模块分为了分频模块、控制模块、数码管显示模块、8*8点阵显示模块。由于本实验需要用BTN0按键来控制时间和沙漏的开始运行以及时间的暂停功能，故需要检测输入，此时就要用到防抖模块，防止在按下按键时有多个上升沿产生导致开关并不能完美的发挥作用。控制模块是用来实现具体的操作的，通过对按下BTN0按键的次数统计，将其分为奇数与偶数两种情况，在奇数时使功能正常运行，在统计为偶数时使时间暂停，以此来实现对此系统的控制。

北京邮电大学数字电路实验报告

北京邮电大学数字电路与逻辑设计实验实验报告实验名称：QuartusII原理图输入法设计与实现学院：北京邮电大学班级：姓名：学号：

⑵由数字电路与逻辑设计理论知识可知b a s ⊕=;b a co ?= 选择两个逻辑门：异或门和与门。a,b 为异或门和与门的输入，S 为异或门的输出，C 为与门的输出。 (3)利用QuartusII 仿真实现其逻辑功能，并生成新的半加器图形模块单元。 (4)下载到电路板，并检验是否正确。全加器的设计实现过程：⑴全加器能够由两个半加器和一个或门构成。全加器有三个输入值a,b,ci ，两个输出值s,co ：a 为被加数，b 为加数，ci 为低位向高位的进位。 ⑵全加器的逻辑表示式为： c b a s ⊕⊕= b a ci b a co ?+?⊕=)(

北邮AGC电路实验报告

自动增益控制（AGC）电路的设计与实现实验报告姓名：班内序号：学号: 学院: 班级:

一．课题名称：自动增益控制电路的设计与实现二．实验目的 1.了解AGC（自动增益控制）的自适应前置放大器的应用； 2.掌握AGC电路的一种实现方法； 3.提高独立设计电路和验证实验的能力。三．实验摘要自动增益控制电路的功能是在输入信号幅度变化较大时，能使输出信号幅度稳定不变或限制在一个很小范围内变化的特殊功能电路，简称为 AGC 电路。本实验采用短路双极晶体管直接进行小信号控制的方法，简单有效地实现AGC功能。关键词：自动增益控制，直流耦合互补级，电压跟随器，反馈四．设计任务要求 1.基本要求：设计一个AGC电路，要求设计指标以及给定条件为： ·输入信号：0.5～50mVrms； ·输出信号：0.5～1.5Vrms； ·信号带宽：100～5KHz。 2.提高要求：设计一种采用其他方式的AGC电路。五．设计思路和总体结构框图设计思路在处理输入的模拟信号时，经常会遇到通信信道或传感器衰减强度大幅变化的情况；另外，在其他应用中，如监控系统中的多个相同传感器返回的信号中，频谱结构和动态范围大体相似，而最大波幅却相差很多。此时，可以使用带自动增益控制的自适应前置放大器，使其增益应能随信号强弱而自动调整，以保持输出相对稳定。 AGC电路的实现有反馈控制、前馈控制和混合控制等三种，典型的反馈控制AGC由可变增益放大器（VGA）以及检波整流控制组成，本实验中电路采用了短路双极晶体管直接进行小信号控制的方法，从而简单而有效的实现AGC功能。在下图1中，可变分压器由一个固定电阻R 1 和一个可变电阻构成，控制信号的交流振幅。可变电阻由采用基极—集电极短路方式的双极晶体管微分电阻实现，为改变Q 1的电阻，可从一个有电压源V 2 和大阻值电阻R 2 组成的电流源直接向短路晶体管注入电流。为防止R 2影响电路的交流电压传输特性，R 2 的阻值必须远大于R 1 。

北邮数电综合实验报告

数字电路与逻辑设计实验题目: 简易出租车计价器学号：姓名：班级：学院：时间：2013/11/4

一．设计课题的任务要求设计一台出租车计价器，不同情况具有不同的收费标准。基本要求： 1、行驶公里：用时钟2 秒钟表示出租车匀速行驶1 公里，在行车5 公里以内，按起步价13 元收费，超过5 公里部分，以每公里2 元收费。燃油附加费为每运次1 元。 2、途中等待：用按键控制中途等待，等待少于（包括）5 秒不收费，超过5 秒后每等待3 秒钟加收1 元。 3、用数码管分时显示计费金额、行驶里程和等候时间。字母A 表示当前处于显示计费金额状态，字母B 表示当前处于显示行驶里程状态，字母C 表示当前处于显示等候时间状态。 4、用按键控制出租车空驶、载客状态并用点阵显示空驶、载客状态。二、系统设计（包括设计思路、总体框图、分块设计） 1、设计思路：将整个计价器分为控制和计费模块，按键及防抖模块，数码管显示模块，点阵显示模块。其中控制和计费模块作为系统核心，负责给出所有控制和对外显示信号。按键及防抖模块提供输入按键信号，用于状态间切换。数码管用于显示计费金额、里程和等待时间信息。点阵模块用于显示出租车载客和空驶状态。

2、设计框图： 3、分块设计 ①控制和计费模块：采用状态机的设计方式，根据计费计时方式的不同，分为了S0、S1、S2、S3四个状态，四个状态的含义和状态转移图如图所示：

②按键防抖模块：如图：按键防抖模块的原理是利用信号延迟，每个防抖模块都有一个输入时钟，每按下一次按键后输出端将产生一个输入时钟宽度的脉冲，输入时钟频率与主控模块中的状态切换扫描时钟频率相同，使状态能够及时的切换。

北京邮电大学电路实验报告

电子电路综合实验报告课题名称：基于运算放大器的彩灯显示电路的设计与实现姓名：班级：学号：一、摘要：运用运算放大器设计一个彩灯显示电路，通过迟滞电压比较器和反向积分器构成方波—三角波发生器，三角波送入比较器与一系列直流电平比较，比较器输出端会分别输出高电平和低电平，从而顺序点亮或熄灭接在比较器输出端的发光管。关键字：模拟电路，高低电平，运算放大器，振荡，比较二、设计任务要求：利用运算放大器LM324设计一个彩灯显示电路，让排成一排的5个红色发光二极管(R1～R5)重复地依次点亮再依次熄灭（全灭→R1→R1R2→R1R2R3→R1R2R3R4→R1R2R3R4R5→R1R2R3R4→R1R2R3→R1R2→R1→全灭），同时让排成一排的6个绿色发光二极管（G1～G6）单光点来回扫描点亮（G1→G2→G3→G4→G5→G6→G5→G4→G3→G2→G1）。要求：彩灯的变化速度均匀且可以调节,而且人眼能够识别彩灯的变化，所拥有的供电条件为直流电源±12V。三、设计思路，总体结构框图：根据任务要求，可以设计一个如图2-27所示的电路，图中振荡电路产生频率可调的三角波信号，三角波信号被送入比较器电路与一系列直流电平比较，根据三角波信号瞬时值的大小不同，比较器的输出端会分别输出高电平或低电平，这些高、低电平可以按照任务要求的顺序点亮或熄灭接在比较器输出端的发光管，达到任务要求的彩灯显示效果。四、分块电路和总体电路的设计： 1、振荡电路的设计：

三角波振荡电路可以采用如图2-28所示电路，这是一种常见的由集成运算放大器构成的方波和三角波发生器电路，图2-28中运放A1接成迟滞电压比较器，A2接成反相输入式积分器，积分器的输入电压取自迟滞电压比较器的输出，迟滞电压比较器的输入信号来自积分器的输出。假设迟滞电压比较器输出U o1初始值为高电平，该高电平经过积分器在U o2端得到线性下降的输出信号，此线性下降的信号又反馈至迟滞电压比较器的输入端，当其下降至比较器的下门限电压U th-时，比较器的输出发生跳变，由高电平跳变为低电平，该低电平经过积分器在U o2端得到线性上升的输出信号，此线性上升的信号又反馈至迟滞电压比较器的输入端，当其上升至比较器的上门限电压U th+时，比较器的输出发生跳变，由低电平跳变为高电平，此后，不断重复上述过程，从而在迟滞电压比较器的输出端U o1得到方波信号，在反向积分器的输出端U o2得到三角波信号。假设稳压管反向击穿时的稳定电压为U Z，正向导通电压为U D，由理论分析可知，该电路方波和三角波的输出幅度分别为：式（5）中R P2为电位器R P动头2端对地电阻，R P1为电位器1端对地的电阻。由上述各式可知，该电路输出方波的幅度由稳压管的稳压值和正向导通电压决定，三角波的输出幅度决定于稳压管的稳压值和正向导通电压以及反馈比R1/R f，而振荡频率与稳压管的稳压值和正向导通电压无关，因此，通过调换具有不同稳压值和正向导通电压的稳压管可以成比例地改变方波和三角波的幅度而不改变振荡频

北邮模电实验报告函数发生器

北京邮电大学课程实验报告课程名称：电子测量与电子电路设计题目：函数信号发生器院系：电子工程学院电子科学与技术专业班级： 2013211209 学生姓名: 刘博闻学号: 2013211049 指导教师:高惠平

摘要函数信号发生器广泛地应用于各大院校和科研场所。随着科技的进步，社会的发展，单一的函数信号发生器已经不能满足人们的需求，本实验设计的正是多种波形发生器。本实验由两个电路组成，方波—三角波发生电路和三角波—正弦波变换电路。方波—三角波发生电路由自激的单线比较器产生方波，通过RC积分电路产生三角波，在经过差分电路可实现三角波—正弦波的变换。本电路振荡频率和幅度用电位器调节，输出方波幅度的大小由稳压管的稳压值决定；而正弦波幅度和电路的对称性也分别由两个电位器调节，以实现良好的正弦波输出图形。它的制作成本不高，电路简单，使用方便，有效的节省了人力，物力资源，具有实际的应用价值。关键词：三角波方波正弦波幅度调节频率调节

目录设计要求 (1) 1．前言 (1) 2．方波、三角波、正弦波发生器方案 (1) 2.1原理框图 (1) 2.2 系统组成框图 (2) 3．各组成部分的工作原理 (2) 3.1 方波-三角波产生电路的工作原理 (2) 3.2 三角波-正弦波转换电路的工作原理 (4) 3.3 总电路图 (6) 4.用Mutisim电路仿真 (7) 4.1方波—三角波电路的仿真 (7) 4.2方波—正弦波电路的仿真 (8) 5电路的实验结果及分析 (9) 5.1方波波形产生电路的实验结果 (9) 5.2 方波---三角波转换电路的实验结果 (10) 5.3正弦波发生电路的实验结果 (11) 5.4实验结果分析 (12) 6．实验总结 (12) 7．仪器仪表清单 (13) 7.1所用仪器及元器件： (13) 7.2仪器清单表 (13) 8．参考文献 (16) 9.致谢 (166)