数字电路实验3(计数器时序逻辑的设计555定时器综合的设计VHDL译码共56页
实验三-VHDL时序逻辑电路设计
实验三 VHDL 时序逻辑电路设计一、实验目的1．熟悉用VHDL语言设计时序逻辑电路的方法2．熟悉用Quartus文本输入法进行电路设计二、实验所用仪器元件及用途1．计算机：装有Quartus软件，为VHDL语言提供操作场所。
2．直流稳压电源：通过USB接口实现，为实验开发板提供稳定电源。
3．数字系统与逻辑设计实验开发板：使试验结果下载到开发板上，实现整个实验的最终结果。
三、实验内容1．用VHDL语言设计实现一个8421码十进制计数器。
（1）实验内容及要求：在Quartus平台上设计程序和仿真题目要求，并下载到实验板上验证试验结果。
（2）试验结果：VHDL代码和仿真结果。
2．用VHDL语言设计实现一个分频系数为8，分频输出信号占空比为50%的分频器。
（1）实验内容及要求：在Quartus平台上设计程序和仿真题目要求。
（2）试验结果：VHDL代码和仿真结果。
3．用VHDL语言设计实现一个控制8个发光二极管亮灭的电路。
（1）实验内容及要求：在Quartus平台上设计程序和仿真题目要求，并下载到实验板上验证试验结果。
a.单点移动模式：一个点在8个发光二极管上来回的亮b.幕布式：从中间两个点，同时向两边依次点亮直至全亮，然后再向中间点灭，依次往复c.通过拨码开关或按键控制两种模式的转换（2）试验结果：VHDL代码和仿真结果。
四、实验设计思路及过程1.8421码十进制计数器状态转移表左图为8421码十进制计数器的状态转移表，abcd为初状态，ABCD为下一状态，每当有“1”出现时，相应的管脚就亮灯，从而从0000到1001的灯依次出现。
VHDL代码如下：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY count12 ISPORT(clk,clear:IN STD_LOGIC;q :OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);END count12;ARCHITECTURE a OF count12 ISSIGNAL q_temp:ATD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);BEGINPROCESS(clk)BEGINIF(clk'event and clk='1') THENIF clear='0' THENq_temp<="0000";ELSIF q_temp="1011"THENq_temp<="0000";ELSEq_temp<=q_temp+1;END IF;END IF;END PROCESS;q<=q_temp;END a;2.分频系数为8，输出占空比为50%的分频器的设计左图为八分频器（占空比50%）的状态转移图，其中abc为原状态，ABC为下一状态。
VHDL与数字电路设计实验报告
VHDL与数字电路设计实验报告引言本实验旨在通过使用VHDL编程语言和数字电路设计技术，实现特定功能的电路设计。
本文档将对实验的步骤、设计原理和结果进行详细描述。
实验步骤1. 步骤一：熟悉VHDL编程语言在实验开始之前，团队成员对VHDL编程语言进行了研究和熟悉。
我们了解了VHDL的基本语法、数据类型和结构，并获得了对VHDL设计原理的初步理解。
2. 步骤二：设计功能电路在本实验中，我们选择了一个特定的功能电路进行设计。
我们首先进行了功能需求分析，并根据需求确定了电路的输入输出信号以及主要的逻辑运算。
然后，我们使用VHDL编程语言将电路的逻辑运算实现为代码，并进行了仿真和测试。
3. 步骤三：电路仿真和验证为了验证我们设计的电路功能的正确性，我们使用了VHDL仿真工具进行了电路的仿真和验证。
我们根据输入信号的不同组合，观察输出信号的变化，并与我们预期的结果进行比较。
通过这一步骤，我们确认了我们设计的电路能够按照预期工作。
4. 步骤四：电路实现和测试在确认电路的设计和仿真结果无误之后，我们进一步将电路实现到实际的数字电路平台上，并进行了硬件测试。
我们使用实际的输入信号来测试电路的性能和稳定性，并对输出信号进行观察和分析。
通过这一步骤，我们验证了电路在实际环境中的可行性。
设计原理我们设计的电路基于特定的功能需求，采用了经典的数字电路设计原理。
通过使用VHDL编程语言，我们将电路的逻辑运算实现为逻辑门和触发器的组合。
通过将输入信号连接到适当的逻辑门和触发器，我们实现了所需的功能。
结果与分析经过实验步骤的完成，我们成功地设计和实现了一个具有特定功能的数字电路。
在仿真测试和实际测试中，电路都表现出了良好的性能和稳定性。
根据结果的分析，我们验证了电路的设计原理和逻辑的正确性。
结论本实验通过使用VHDL编程语言和数字电路设计技术，成功地实现了一个具有特定功能的电路设计。
我们的实验结果表明，VHDL和数字电路设计技术在电路设计领域具有重要的应用价值。
VHDL语言实现数字电路设计
VHDL语言实现数字电路设计数字电路是由逻辑门、寄存器以及其他数字组件组成的电子系统，用于处理和传输数字信号。
VHDL（Very High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）是一种硬件描述语言，用于描述数字电路和系统。
通过使用VHDL语言，我们可以实现数字电路的设计，从而满足各种需求。
VHDL语言提供了一种结构化的设计方法，允许设计者描述硬件电路的结构、功能以及时序行为。
以下是一些常见的数字电路设计任务，以及如何使用VHDL语言来实现它们。
1. 门电路设计门电路是最简单的数字电路之一，由逻辑门组成。
使用VHDL语言，我们可以通过描述逻辑门的输入和输出来实现门电路的设计。
例如，我们可以使用VHDL语言描述一个与门：```vhdlentity AND_gate isport (A, B : in bit;Y : out bit);end entity AND_gate;architecture dataflow of AND_gate isbeginY <= A and B;end architecture dataflow;```在这个例子中，我们定义了一个输入端口A和B，以及一个输出端口Y。
在architecture部分，我们使用VHDL语言描述了Y的逻辑值为A和B的逻辑与。
2. 时序逻辑电路设计时序逻辑电路是根据时钟信号进行操作和状态转换的电路。
使用VHDL语言，我们可以描述时序逻辑电路的行为和状态变化。
例如，我们可以使用VHDL语言描述一个触发器：```vhdlentity D_flip_flop isport (D, CLK : in bit;Q : out bit);end entity D_flip_flop;architecture behavior of D_flip_flop issignal Q_temp : bit;beginprocess(CLK)beginif CLK'event and CLK = '1' thenQ_temp <= D;end if;end process;Q <= Q_temp;end architecture behavior;```在这个例子中，我们定义了一个输入端口D和CLK，以及一个输出端口Q。
数字逻辑综合实验报告
一、实验目的本次实验旨在通过实际操作，加深对数字逻辑基本原理和设计方法的理解，提高学生在数字电路设计、仿真和调试方面的实践能力。
通过完成以下实验任务，使学生掌握以下技能：1. 理解数字逻辑电路的基本概念和原理。
2. 掌握数字逻辑电路的设计方法和步骤。
3. 学会使用仿真软件进行电路设计和仿真测试。
4. 掌握数字逻辑电路的调试和优化方法。
二、实验内容本次实验主要包含以下三个部分：1. 组合逻辑电路设计：设计一个四位加法器，并使用Logisim软件进行仿真测试。
2. 时序逻辑电路设计：设计一个简单的计数器，并使用Verilog语言进行描述和仿真。
3. 数字逻辑电路综合应用：设计一个简单的数字信号处理器，实现基本的算术运算。
三、实验步骤1. 组合逻辑电路设计（1）分析题目要求，确定设计目标和输入输出关系。
（2）根据输入输出关系，设计四位加法器的逻辑电路。
（3）使用Logisim软件搭建电路，并设置输入信号。
（4）观察仿真结果，验证电路功能是否正确。
2. 时序逻辑电路设计（1）分析题目要求，确定设计目标和状态转移图。
（2）使用Verilog语言描述计数器电路，包括模块定义、输入输出定义、状态定义和状态转移逻辑。
（3）使用仿真软件进行测试，观察电路在不同状态下的输出波形。
3. 数字逻辑电路综合应用（1）分析题目要求，确定设计目标和功能模块。
（2）设计数字信号处理器电路，包括算术运算单元、控制单元和存储单元等。
（3）使用仿真软件进行测试，验证电路能否实现基本算术运算。
四、实验结果与分析1. 组合逻辑电路设计实验结果：通过仿真测试，四位加法器电路功能正常，能够实现两个四位二进制数的加法运算。
分析：在设计过程中，遵循了组合逻辑电路设计的基本原则，确保了电路的正确性。
2. 时序逻辑电路设计实验结果：通过仿真测试，计数器电路功能正常，能够实现从0到9的计数功能。
分析：在设计过程中，正确描述了状态转移图，并使用Verilog语言实现了电路的功能。
数字电路555定时电路及其应用
实验六 555定时电路及其应用一、实验目的1、熟悉555型集成定时电路结构、工作原理及其特点2、掌握555型集成定时电路的基本应用二、实验原理集成定时器或555电路，是一种数字、模拟混合型的中规模集成电路，应用十分广泛。
它是一种产生时间延迟和多种脉冲信号的电路，由于内部电压标准使用了三个5K电阻，故取名555电路。
其电路类型有双极型和CMOS型两大类，二者的结构与工作原理类似。
几乎所有的双极型产品型号最后的三位数码都是555或556；所有的CMOS 产品型号最后四位数码都是7555或7556，二者的逻辑功能和引脚排列完全相同，易于互换。
555和7555是单定时器。
556和7556是双定时器。
双极型的电源电压VCC＝+5V～+15V，输出的最大电流可达200mA，CMOS型的电源电压为+3～+18V。
555电路的内部电路方框图如图6－1所示。
它含有两个电压比较器，一个基本RS 触发器，一个放电开关管T，比较器的参考电压由三只 5KΩ的电阻器构成的分压器提供。
它们分别使高电平比较器A1 的同相输入端和低电平比较器A2的反相输入端的参考电平为2/3VCC 和1/3VCC。
A1与A2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。
当输入信号自6脚，即高电平触发输入并超过参考电平2/3VCC时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于1/3VCC 时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电开关管截止。
D R是复位端（4脚），当D R＝0，555输出低电平。
平时D R端开路或接VCC。
VC 是控制电压端（5脚），平时输出2/3VCC作为比较器A1 的参考电平，当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一个0.01μf的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。
T为放电管，当T导通时，将给接于脚7的电容器提供低阻放电通路。
数字逻辑实验《555集成定时器》
实验六555集成定时器及应用专业班级：学号：姓名：一、实验目的1，熟悉555集成定时器的组成及工作原理。
2，掌握用定时器构成单稳态电路、多谐振荡电路和施密特触发器。
3，学习用示波器对波形进行定量分析，测量波形的周期，脉宽幅值等。
二、实验仪器及材料1，双踪示波器2，器件NE555 1~ 2片电阻、电容若干三、实验原理与参考电路1，555集成定时器的基本组成555集成电路主要有两个高精度电压比较器，一个基本RS触发器及一个做为放电回路的晶体三极管组成，其结构及管脚排列如下：（1）Vss ：接地端；（2）/TR ：低触发端，此端电平低于Vcc时，引起触发；（3）V out ：输出端；（4）/Rd ：复位端，此端送入一低电平，可使输出变为低电平。
（5）Vco ：电压控制端，此端外接一参考电源时可以改变上下触发电平。
（6）TH ：高触发端，此端电平高于Vcc（上触发电平）时，引起触发。
（7）DISC ：放电端，也可以作为集电极开路输出。
（8）Vcc ：电源端。
2，555电路的基本应用555电路的用途十分广泛，它可以用做时间定时，时间延迟电路，亦可作为自激多谐振荡器，脉冲调制电路，脉冲丢失指示器，报警以及单稳、双稳各种电路，以下介绍几种基本应用。
（1）单稳态电路按图1连接就组成了单稳态电路。
图1R=1K~10M C >1000P脉宽T W = RCln3 ≈1.1RC（2）多谐振荡器当555电路按图2所示连接时，就构成了自激多谐振荡器，其中R1、R2是外接电阻，C是外接电容。
图2电路的振荡周期：T=（R1+2R2）ln2（3）施密特触发器将555定时器的阈值输入端和触发输入端连在一起，便构成了施密特触发器，如下图3所示。
当V i输入0~5的三角波信号时，则从施密特触发器的V o端可得到方波输出。
如将图中的5脚外接控制电压Vco，改变Vco的大小，可以调节回差电压的范围。
如果在555定时器的放电BJT输出端（7脚）外接一电阻，并与另一电源Vcc1相连，则由V o 输出的信号可实现电平转换。
EDA实验3 时序逻辑设计(计数器)
实验四计数器设计一、实验目的1 学习时序逻辑设计方法。
2 学习任意进制计数器的设计方法。
二、实验内容设计一个十进制的加法计数器, 要求控制信号包括时钟clk、时钟使能en、数据加载控制信号load、复位信号reset, 输出信号包括数据输出dout、进位输出cout。
在QuartusII软件中对该设计进行编译、综合、时序仿真，下载验证。
三、实验步骤：1.建立新文件夹，建立工程；2.输入verilog设计；3.编译；4.时序仿真。
5.分配适当引脚，下载验证四、实验报告根据以上的实验内容写出实验报告，包括程序设计、时序仿真结果，实验硬件验证结果等。
五、扩展部分1 在任意计数器设计上置数法和复位法有何区别，同步异步复位有何区别？2 设计外围电路让计数的结果能够在数码管上显示出来。
参考程序：module counter (reset,clk,out,count); input reset, clk;output out;reg out;output [m-1:0] count;reg[m-1:0] count;always @(posedge clk)beginif (!reset)begincount<=0;out<=0;endelse if (count= =n-1)beginout<=1;count<=0;endelse begincount<=count+1;out<=0;endendendmodule1。
数字逻辑实验报告
数字逻辑实验报告本次实验旨在通过数字逻辑实验的设计和实现，加深对数字逻辑电路原理的理解，并通过实际操作提高动手能力和解决问题的能力。
在本次实验中，我们将学习数字逻辑实验的基本原理和方法，掌握数字逻辑实验的设计与调试技巧，提高实验操作的熟练程度。
首先，我们进行了数字逻辑实验的准备工作，包括熟悉实验设备和器材的使用方法，了解实验电路的基本原理和设计要求。
在实验过程中，我们按照实验指导书上的要求，逐步完成了数字逻辑实验电路的设计、搭建和调试。
在实验过程中，我们遇到了一些问题，但通过分析问题的原因并进行逐步排除，最终成功完成了实验。
其次，我们进行了数字逻辑实验电路的测试和验证。
通过使用示波器、逻辑分析仪等测试设备，我们对搭建好的数字逻辑电路进行了测试，验证了实验电路的正确性和稳定性。
在测试过程中，我们发现了一些问题，但通过仔细观察和分析，最终找到了解决问题的方法，并取得了满意的测试结果。
最后，我们总结了本次实验的经验和教训。
通过本次实验，我们深刻理解了数字逻辑电路的原理和实现方法，提高了实验操作的技能和水平，增强了动手能力和解决问题的能力。
在今后的学习和工作中，我们将继续努力，不断提高自己的专业能力和实践能力，为将来的发展打下坚实的基础。
通过本次实验，我们对数字逻辑实验有了更深入的了解，对数字逻辑电路的设计和实现有了更加丰富的经验，相信在今后的学习和工作中，我们能够更加熟练地运用数字逻辑知识，为实际工程问题的解决提供有力的支持。
总之，本次实验不仅增强了我们对数字逻辑实验的理解和掌握，也提高了我们的实验操作能力和解决问题的能力。
希望通过今后的学习和实践，我们能够不断提高自己的专业水平，为将来的发展打下坚实的基础。