第10章_数字系统设计(1)
verilog数字系统设计教程习题答案
verilog数字系统设计教程习题答案第二章1.Verilog HDL 既是一种行为描述语言，也是一种结构描述语言。
如果按照一定的规则和风格编写代码，就可以将功能行为模块通过工具自动转化为门级互联的结构模块。
这意味着利用Verilog语言所提供的功能，就可以构造一个模块间的清晰结构来描述复杂的大型设计，并对所需的逻辑电路进行严格的设计。
2.模块的基本结构由关键词module和endmodule构成。
3.一个复杂电路系统的完整Verilog HDL模型是由若干个Verilog HDL模块构成的，每一个模块又可以由若干个子模块构成。
其中有些模块需要综合成具体电路，而有些模块只是与用户所设计的模块交互的现存电路或激励信号源。
利用Verilog HDL语言结构所提供的这种功能就可以构造一个模块间的清晰层次结构来描述极其复杂的大型设计，并对所作设计的逻辑电路进行严格的验证。
4.Verilog HDL和VHDL作为描述硬件电路设计的语言，其共同的特点在于：能形式化地抽象表示电路的结构和行为、支持逻辑设计中层次与领域的描述、可借用高级语言的精巧结构来简化电路的描述、具有电路仿真与验证机制以保证设计的正确性、支持电路描述由高层到低层的综合转换、硬件描述与实现工艺无关（有关工艺参数可通过语言提供的属性包括进去）、便于文档管理、易于理解和设计重用。
5.不是6.将用行为和功能层次表达的电子系统转换为低层次的便于具体实现的模块组合装配的过程。
7.综合工具可以把HDL变成门级网表。
这方面Synopsys工具占有较大的优势，它的Design Compile是作为一个综合的工业标准，它还有另外一个产品叫Behavior Compiler，可以提供更高级的综合。
另外最近美国又出了一个软件叫Ambit，据说比Synopsys的软件更有效，可以综合50万门的电路，速度更快。
今年初Ambit被Cadence公司收购，为此Cadence 放弃了它原来的综合软件Synergy。
数字电路逻辑设计(第二版) 王毓银 电子科技大学
3.5.4 CMOS逻辑门电路
3.5.5 BiCMOS门电路
3.5.6 CMOS电路的正确使用方法
3.6 VHDL描述逻辑门电路
3.6.1 VHDL描述电路的基本方法
3.6.2 VHDL描述逻辑门电路
习题
第4章 组合逻辑电路
4.1 组合逻辑电路分析
6.4.1 设计给定序列信号的产生电路
6.4.2 根据序列循环长度M的要求设计发生器电路
6.5 时序逻辑电路的VHDL描述
6.5.1 移位寄存器的VHDL描述
6.5.2 计数器的VHDL描述
习题
第7章 半导体存储器
7.1 概述
7.1.1 半导体存储器的特点与应用
5.3 主从触发器
5.3.1 主从触发器基本原理
5.3.2 主从J-K触发器主触发器的一次翻转现象
5.3.3 主从J-K触发器集成单元
5.3.4 集成主从J-K触发器的脉冲工作特性
5.4 边沿触发器
5.4.1 维持一阻塞触发器
5.4.2 下降沿触发的边沿触发器
10.2.6 DAC的转换精度与转换速度
10.3 模数转换器（ADC）
10.3.1 模数转换基本原理
10.3.2 并联比较型ADC
10.3.3 逐次逼近型ADC
10.3.4 双积分型ADC
10.4 集成ADC及其应用举例
双积分型集成ADC
10.4.2 逐次逼近型集成ADC
2.1.3 真值表与逻辑函数
2.1.4 逻辑函数相等
2.1.5 三个规则
2.1.6 常用公式
2.1.7 逻辑函数的标准形式
《数字电路-分析与设计》1--10章习题及解答(部分)_北京理工大学出版社
6-17先分别将‘290接为8421和5421计数器，再分别用M-1=6(QDQCQBQA=0110)8421和(QAQDQCQB=1001)5421置位即可，应特别注意高低位的顺序。波形图和状态图略。
低电平噪声容限：
甲的关门电平大，所以甲在输入低电平时的
抗干扰能力强。
3-6 试说明下列各种门电路中哪些可以将输出端并联使用（输入端的状态不一定相同）。
⑴ 具有推拉式输出级的TTL电路；
⑵ TTL电路的OCபைடு நூலகம்；
⑶ TTL电路的TS门；
⑷ 普通的CMOS门；
⑸ 漏极开路输出的CMOS门；
⑹ CMOS电路的TS门。
6-24应从RCO引出，此时不管分频比为多少，分频关系都是正确的。
6-25画出状态顺序表或状态图即可。
对于图（a），只要注意QB=0时预置，并且DCBA=QD110即可。
由状态图知，这是模6计数器。
对于图（b），只要注意QC=0时预置，并且DCBA=QD100即可。
由状态图知，这是模10计数器。
该电路设计巧妙，QD均为占空比为50%的方波。
3-5 有两个相同型号的TTL“与非”门，对它们进行测试的结果如下：
⑴ 甲的开门电平为1.4V，乙的开门电平为1.5V；
⑵ 甲的关门电平为1.0V，乙的关门电平为0.9V。
试问在输入相同高电平时，哪个抗干扰能力强？在输入相同的低电平时，哪个抗干扰能力强？
解：高电平噪声容限：
甲的开门电平小，所以甲在输入高电平时的抗干扰能力强；
EDA第10章
相同的逻辑功能可以用不同的方法描述，而不同的描述生成的电 路就会不同，虽然完成相同的功能，但其耗用的器件资源是不一 样的。
比如下面的例子中，实现同样的功能，即当sel＝0时，sum＝a+b ；当sel=1时，sum＝c+d；a、b、c、d的宽度可变，在本例中定义 为4位。用两种方式实现。
module resource1(sum,a,b,c,d,sel); parameter size=4; output[size:0] sum; input sel; input[size-1:0] a,b,c,d; reg[size:0] sum; always @(a or b or c or d or sel) begin if(sel) sum=a+b; else sum=c+d; end endmodule
第10章
设计的优化
第10章 设计的优化
10.1 设计的可综合性 10.2 流水线设计（Pipeline Design）技术 10.3 资源共享（Resource Sharing）
主要 内容
10.4 有限状态机（FSM）设计
10.6 进程 10.7 阻塞赋值与非阻塞赋值 10.8 FPGA设计中毛刺的消除
//输入数据锁存
两级流水实现的8位加法器
module adder_pipe2(cout,sum,ina,inb,cin,clk); input[7:0] ina,inb; input cin,clk; output[7:0] sum; output cout;reg cout; reg[7:0] sum; reg[3:0] tempa,tempb,firsts; reg firstc;
续
图10-7使用流水线
学习入门-学习入门-Altium Designer第10章-信号完整性分析
10.1.4 串扰
串扰（Crosstalk）是没有电气连接的信号线之间的感应电压和 感应电流所导致的电磁耦合。“串扰”主要是源自两相邻导体之 间所形成的互感与互容。
Altium Designer 15系统可以提供具有较强功能的信号完整性 分析器，以及实用的SI专用工具，能够在软件上模拟出整个电 路板各个网络的工作情况，同时还提供了多种补偿方案，帮助 设计者优化自己的设计。
10.1.1 上升时间与带宽（频宽）
1. 上升时间 脉冲上升沿是指信
号由10%上升到最 大幅度的90%时所 需要的时间，称为
上升时间，用tr表
示。
图10.1.1 非理想的脉冲（数字）信号波形
2. 带宽（频宽）
对于高速数字电路，决定其所需之带宽（频宽）的是时钟脉冲信
号上升时间tr，而不是时钟脉冲信号的频率。对于频率相同的时 钟信号，如果它们的上升时间tr不同，所需电路的带宽（频宽）
也是不同的[24]。
带宽（频宽）与信号的上升时间tr有关。一个有价值的经验法则 ，信号的带宽（频宽）与上升时间tr的关系[51]可以用下式表示：
而对于一个刚刚进入高速数字电路设计领域的工程技术人员而 言，高速数字电路设计所涉及到的信号完整性（SI，Signal Integrity）、电源完整性（PI，Power Integrity）、电磁完整 性（EMI）的内容和问题实在太多，需要面对复杂的理论推导 、建模和仿真分析，以及名目繁多的高速现象，大量的、甚至 矛盾的经验法则和设计原则。一些软件如HSPICE、U1traCAD 、HyperLynx、ADS等，提供的信号完整性分析功能可以有效 的帮助设计者解决这方面的问题。
王毓银 数字电路逻辑设计
王毓银数字电路逻辑设计
《数字电路逻辑设计》是王毓银编著的普通高等教育“十一五”国家级规划教材，全书共分为 10 章，主要内容包括数字逻辑基础、逻辑门电路、组合逻辑电路、时序逻辑电路、半导体存储器和可编程逻辑器件、硬件描述语言、脉冲波形的产生与变换、数模和模数转换器、数字系统设计等。
本书以数字逻辑电路的设计为主线，突出了中大规模集成电路在数字系统设计中的重要地位，在内容取舍和编排上进行了新的尝试，将数字逻辑基础知识、中大规模集成电路的原理及应用与数字系统设计有机地结合在一起，使读者能够建立系统的概念。
本书可作为高等院校电气信息类、仪器仪表类、电子信息科学类等专业“数字电路”课程的教材，也可供相关工程技术人员参考。
数字系统设计hdl课后答案
数字系统设计hdl课后答案【篇一：数字系统设计与verilog hdl】ss=txt>（复习）eda（electronic design automation）就是以计算机为工作平台，以eda软件工具为开发环境，以pld器件或者asic专用集成电路为目标器件设计实现电路系统的一种技术。
1．电子cad（computer aided design）2．电子cae（computer aided engineering）3．eda（electronic design automation）eda技术及其发展p2eda技术的应用范畴1.3 数字系统设计的流程基于fpga/cpld的数字系统设计流程1. 原理图输入(schematic diagrams )2、硬件描述语言 (hdl文本输入)设计输入硬件描述语言与软件编程语言有本质的区别综合（synthesis）将较高层次的设计描述自动转化为较低层次描述的过程◆行为综合：从算法表示、行为描述转换到寄存器传输级（rtl）◆逻辑综合：rtl级描述转换到逻辑门级（包括触发器）◆版图综合或结构综合：从逻辑门表示转换到版图表示，或转换到pld器件的配置网表表示综合器是能自动实现上述转换的软件工具，是能将原理图或hdl语言描述的电路功能转化为具体电路网表的工具适配适配器也称为结构综合器，它的功能是将由综合器产生的网表文件配置于指定的目标器件中，并产生最终的可下载文件对cpld器件而言，产生熔丝图文件，即jedec文件；对fpga器件则产生bitstream位流数据文件p8仿真（simulation）功能仿真（function simulation）时序仿真（timing simulation）仿真是对所设计电路的功能的验证p9编程（program）把适配后生成的编程文件装入到pld器件中的过程，或称为下载。
通常将对基于eeprom工艺的非易失结构pld器件的下载称为编程（program），将基于sram工艺结构的pld器件的下载称为配置（configure）。
第10章-输出、输入与用户界面设计-new
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便于填写。原始单据的设计要保证填写得迅速、正确、全面、简易和节约 。具体地说应做到：填写量小，版面排列简明、易懂。 数据排列一般是从上到下、从左到右。 便于归档。单据大小要标准化、预留装订位置，标明传票的流动路径。 单据的格式应能保证输入精度。 为了容易填写，尽量使用选择式，或者表格式。 类型相同的数据尽量排在一起，如数字项目排在一起，文字项目排在一起 。 不往计算机输入的数据经改集中排在原始凭证最上端或者最下端。
信息系统的输出用于向系统用户呈现信息，用户所需要的各种管理业务 和经营决策等方面的信息都是由系统的输出部分完成的。同时，输出是 信息系统中最可见的部分，用户往往通过输出来了解系统的面貌，因此 ，输出通常是作为管理层和用户最终评估系统价值的基础。 信息系统输出设计的目的是使系统能够正确及时地输出用户需要的各种 有用信息，保证系统输出的信息能够方便地为用户所使用，能够为用户 的管理活动提供有效的信息服务。信息能否满足用户需要，直接关系到 系统的使用效果和系统的成功与否。 系统输出分为中间输出和最终输出两类。中间输出是指子系统对主系统 或另一个子系统之间的数据传送，而最终输出则是指通过终端设备（如 显示器屏幕、打印机等）向管理者输出的一类信息。
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上海财经大学信息管理与工程学院
第10章 输出、输入与用户界面设计
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第一种方法的要点是：
熟悉目前数字或模拟集成电路的分类、特点， 合理地选择所用芯片，方便地实现各功能块的 要求，并且工作可靠、价格低廉。
对所选各功能块进行应用性设计时，要根据集 成电路的技术要求和功能块应完成的任务，正 确设计计算外围电路的参数，对于数字集成电 路要特别注意正确处理各功能输入端。
第10章 数字系统设计 16
要保证各功能块协调一致地工作。
主要通过控制器来完成，控制器通常由移位寄 存器或计数器构成的脉冲分配器（又称节拍发 生器）来组成。
对该控制器的要求是严格的，不允许有竞争冒 险和过渡干扰脉冲出现，以免发生控制失误。 因为这一原因，控制器多采用扭环形计数器来 构成。
第10章 数字系统的设计
10.1 数字系统概述
数字系统的组成
数字系统的研制过程
10.2 数字系统设计的一般方法
10.3 数字系统设计举例
浮点频率计的设计
第10章 数字系统设计
1
10.1 数字系统概述 10.1.1 数字系统的组成
数字系统通常包括输入、输出、信息处理与控 制等部分 。
外部 输入
第10章 数字系统设计
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方案4 电子手表 秒脉冲信号
电路结构非常简单，但要从手表内引出秒脉冲 信号，工艺上有一定困难。 手表电池电压为1.3V，而一般CMOS电路工作 电压为318V，因此，不仅需两种电源供电，而 且引出信号还需增加电平转换电路才能使用。
第10章 数字系统设计 13
第10章 数字系统设计
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10.2.1 课题分析
课题分析：根据技术指标的要求，做好充分的
调查研究，弄清系统所要求的功能和性能指标， 以及目前该领域中类似系统所能达到的水平， 对课题的可行性做出判断。
第10章 数字系统设计
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10.2.2 方案论证
按照系统总的要求，得到系统框图。
每个框即是一个单元电路，按照系统性能指标要 求，规划出各单元电路所要完成的任务，确定输 出与输入的关系，决定单元电路的结构。 由系统框图到单元电路的具体结构应是多解的， 应该经过较为详细的方案比较和论证，以技术上 的可行性和较高的性能价格比为依据。 最后选定方案。
张简单的装配图，以确定各元器件的实际位置，这 对于后面的布线和调试工作是十分重要的。
第二步就是把元器件按照装配图指示的位置插入实
验板或实验箱的面板上，然后进行接线。
在接线时，应首先连接各集成块的电源线和地线，
然后插入外围电路各元器件，最后完成各集成块之 间的信号连线。
拟订性能指标：就是要根据实际的需要，并充分考
虑当前的技术发展状况，提出对系统主要性能指标 的要求。 方案设计：指从接到任务书一直到样机研制成功的 整个过程。
工艺设计：主要包括印制电路板的设计与制作，系
统各部件间的连接设计，接线图以及机箱的加工制 造等。
第10章 数字系统设计 4
样机研制：对整个系统进行安装调试，进一步完
第10章 数字系统设计 17
10.2.4 系统仿真
系统仿真就是利用计算机内的EDA软件对所设
计的电路进行模拟仿真，这样，可以事先验证 设计的正确性，排除错误。
系统ห้องสมุดไป่ตู้真可以大大缩短设计时间，减少故障出
现的可能性，提高系统的可靠性。
第10章 数字系统设计
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10.2.5 样机研制
样机研制是设计完成后，按照设计加工制造的
第10章 数字系统设计 8
例10-1：试设计一个秒脉冲发生器。
1. 提出方案。4种方案
方案1
交流50Hz 信号 方案2 整形 电路 50分频 器 秒脉冲 信号
RC多谐振荡器
秒脉冲信号
第10章 数字系统设计
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方案3 石英晶体 多谐振荡器 多级 分频器 秒脉冲 信号
方案4 电子手表 秒脉冲信号
选择方案3
方案3 石英晶体 多谐振荡器 多级 分频器 秒脉冲 信号
电路工作稳定性及精度好，如果集成电路选择
合适，电路结构也很简单。 例如选择15级分频器及频率为32768Hz的石英晶 体，即可方便地构成秒脉冲发生器。
第10章 数字系统设计
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10.2.3 方案实现
数字系统的实现大致有以下几种方法：
第一台设备。它主要包括工艺设计以及安装调
试等内容。学生在实验室大都是在逻辑实验箱 上进行，验证是否达到任务书中各项要求。 安装与调试过程按照先局部后整机的原则。 要注意各信号输入端的正确处理，一般不允许 悬空。
第10章 数字系统设计
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安装调试的第一步，就是根据实验板或实验箱为设
计者提供的使用面积和各元器件体积大小，画出一
善系统设计。
试生产：样机研制成功后，可根据实际情况试生
产若干台，交使用单位使用，并提出使用意见，
为下一步鉴定工作做准备。 最后才能正式投入生产。
第10章 数字系统设计
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10.2 数字系统设计的一般方法
系统的设计没有一成不变的规定步骤，它往往
与设计者的经验、兴趣、爱好等密切相关。 总体来说可归纳为如图所示的5个步骤。 课题 分析 方案 论证 方案 实现 系统 仿真 样机 研制
输入 电路
处理与 控制
输出 电路
对象 负载
第10章 数字系统设计
2
10.1.2 数字系统的研制过程
数字系统的研制过程一般如下图所示
选
题
拟 订 性 能 指 标
方 案 设 计
实 验 与 修 改
工 艺 设 计
样 机 研 制
试 生 产
鉴
定
批 量 生 产
第10章 数字系统设计
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选题：即根据客观需求提出研制课题。
1）采用通用的集成逻辑器件组成。
传统的方法，实际应用比较广泛。 2）采用单片微处理器作为核心实现。 所用器件少，使用灵活，也得到广泛应用。 3）采用可编程逻辑器件PLD。
设计的系统体积小、功耗低、可靠性高、易于进行 修改等，已成为当今实现数字系统设计的首选方案。
4）设计功能完整的数字系统芯片。
第10章 数字系统设计 15
第10章 数字系统设计
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2. 4种方案优缺点及可行性分析
1）方案1
交流50Hz 信号 整形 电路 50分频 器 秒脉冲 信号
50Hz信号的引入及其幅值要合适，使用起来不方
便，且工作稳定性及精度较差。
第10章 数字系统设计
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方案2
RC多谐振荡器
秒脉冲信号
电路结构简单，但工作稳定性及精度差。