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西北工业大学-数字逻辑设计-实验一.docx

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简介：
本文档为《数字逻辑设计》课程的第一实验指导书，适用于西北工业大学学生。内容涵盖基本的数字逻辑概念及其实验操作方法。 本段落介绍了使用 ModelSim 工具和 Verilog HDL 语言进行数字电路正向设计的方法，并通过编写模块源码、测试模块以及仿真后的波形对课本中的 Figure2 72 进行了全面的测试。通过对产生的波形分析，我们得到了输入 a、b、c、m 的十六种组合对应的 s1 和 s0 值与该电路的真值表。此实验是西工大数字逻辑设计课程的第一个实验项目。

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  • 西北工业大学-数字逻辑设计-实验一.docx
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    本文档为《数字逻辑设计》课程的第一实验指导书，适用于西北工业大学学生。内容涵盖基本的数字逻辑概念及其实验操作方法。 本段落介绍了使用 ModelSim 工具和 Verilog HDL 语言进行数字电路正向设计的方法，并通过编写模块源码、测试模块以及仿真后的波形对课本中的 Figure2 72 进行了全面的测试。通过对产生的波形分析，我们得到了输入 a、b、c、m 的十六种组合对应的 s1 和 s0 值与该电路的真值表。此实验是西工大数字逻辑设计课程的第一个实验项目。
     
  • 西北工业大学-数字逻辑设计-实验二.docx
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    该文档是《数字逻辑设计》课程中实验二的教学材料，由西北工业大学提供。内容涵盖实验目的、原理和步骤说明，旨在帮助学生理解和掌握数字逻辑电路的设计与实现方法。 西工大数字逻辑设计实验二文档提供了一系列关于数字逻辑设计的实践操作指导。文档内容涵盖了基础理论知识的应用以及相关实验的具体步骤与要求，旨在帮助学生更好地理解和掌握课程中的关键概念和技术。通过这些实验，学生们能够加深对数字电路和系统设计的理解，并提高实际动手能力。
     
  • 西北工业大学-数字逻辑设计-实验三.docx
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    本文档为《数字逻辑设计》课程中的实验指导书，针对西北工业大学学生，内容涵盖实验三的相关理论知识与实践操作指南。 西工大数字逻辑设计实验三文档提供了一系列关于数字逻辑设计的实践内容与指导。该文件详细介绍了如何进行相关实验操作以及理论知识的应用，帮助学生更好地理解和掌握课程中的关键概念和技术要点。通过这些实验，学生们能够获得宝贵的实践经验，并加深对所学知识的理解和应用能力。
     
  • 西北工业大学-数字逻辑设计-实验四.docx
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    这份文档是《数字逻辑设计》课程中实验四的教学材料，由西北工业大学提供。它详细介绍了实验目的、所需设备和步骤等内容。 本段落介绍了数字逻辑设计实验四中使用的QuartusII软件的基本操作流程：正确编写源文件并通过modelsim仿真来确认电路设计的准确性；打开QuartusII软件并创建新工程；选择与开发板相匹配的FPGA器件型号以及添加相关文件。本实验的重点在于状态机的设计和在FPGA上的实现，通过该实验的学习可以掌握状态机的基本概念及设计方法，并且能够了解FPGA的基础原理及其应用方式。
     
  • 西北工业大学数字逻辑实验（三）
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    《西北工业大学数字逻辑实验（三）》是针对电子科学与技术、计算机科学等相关专业学生设计的一门实践课程，旨在通过具体的实验操作加深学生对数字逻辑理论的理解和应用能力。本课程涵盖组合逻辑电路的设计与测试、时序逻辑电路的分析等内容，帮助学生掌握现代数字系统设计的基础技能。 ### 数字逻辑实验知识点概述 #### 一、实验目的与内容概述 本次实验的主要目标是掌握可综合Verilog语言在时序逻辑设计中的应用，并学会如何编写、综合及仿真测试模块。实验内容涉及从最基本的软件环境搭建、工程创建、文件添加与编译，到具体的时序逻辑电路设计，例如D寄存器、移位寄存器和计数器等，并最终实现了定时器的设计。 #### 二、实验软件与硬件环境 ##### 1. **开发工具**： - ModelSim：用于代码仿真。 - Quartus II：用于项目管理、编译、综合以及查看电路图。 - Altera DEII-115 实验箱：用于硬件验证。 ##### 2. **硬件平台**： 采用Altera Cyclone IV系列的EP4CE115F29C7型号FPGA器件。 #### 三、实验步骤详解 ##### 1. **Quartus II 基本使用步骤** - 编码：使用文本编辑器编写Verilog源文件，并通过ModelSim进行初步仿真验证。 - 新建工程：创建一个新的工程，确保工程名与设计文件的module名一致，并指定FPGA器件型号。 - 添加文件：将所有相关的源文件添加到工程中。 - 编译：启动编译过程，检查并修正可能存在的错误。 - 查看电路结构：利用Quartus II提供的工具查看综合后的电路结构。 ##### 2. **具体实验内容** - D寄存器：设计了一个时钟上升沿触发的D寄存器，并编写和仿真testbench。 - 4-bit移位寄存器：设计了一个具有并行加载功能的4-bit移位寄存器，当控制信号L为0时执行并行加载操作；L为1时则执行移位操作。 - 4-bit计数器：设计了一个带有复位功能的4-bit计数器，能够实现复位、按预期增加计数以及预定义的溢出处理。 - 定时器设计：基于之前的4-bit移位寄存器设计，实现了定时器，在计数值达到设定值后输出信号由0变为1。 - 串并转换器：设计了一个串行输入转为并行输出的核心是移位寄存器。 ##### 3. **实验注意事项** - 使用指定的FPGA型号和库器件。 - 综合和布局布线使用Quartus II自带工具。 - 仿真使用ModelSim工具。 #### 四、实验收获与心得 通过此次实验，不仅加深了对时序逻辑电路设计的理解，还掌握了如何使用Verilog HDL语言进行具体的电路设计。此外，学会了利用Quartus II和ModelSim等工具进行项目的管理和仿真验证。这些实践经验对于理解和应用数字逻辑电路非常重要，在实际工程项目中也具有重要意义。 通过本次实验，不仅巩固了理论知识，更重要的是提升了实践技能，并为后续更复杂的电路设计打下了坚实的基础。
     
  • 西北工业大学数字逻辑实验（第四次）
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    本课程为西北工业大学计算机专业核心课程之一，此次实验主要进行数字逻辑设计与验证，涵盖组合逻辑和时序逻辑电路的设计，旨在提升学生硬件电路设计能力。 ### 数字逻辑实验四：状态机设计与FPGA实现 #### 实验背景 随着现代电子技术的发展，尤其是可编程逻辑器件（FPGA）的应用日益广泛，数字逻辑设计变得尤为重要。本实验旨在通过实际操作，加深学生对数字逻辑设计的理解，特别是状态机的设计与实现。 #### 实验目的 1. **掌握可综合Verilog语言进行状态机设计及测试验证**：Verilog HDL是一种用于描述数字逻辑系统的硬件描述语言，在数字电路设计中广泛应用。通过本实验，学生将学会使用Verilog HDL进行状态机的设计，并对其进行验证。 2. **学习如何在FPGA上实现设计**：FPGA作为一种高度可编程的集成电路，为数字系统设计提供了极大的灵活性。通过本实验，学生将掌握在FPGA上实现数字逻辑设计的方法。 #### 实验内容 1. **跑马灯设计及FPGA实现** - **模块源码**：编写Verilog代码来控制LED灯的亮灭顺序，以达到跑马灯的效果。 - **测试模块**：创建一个测试模块，用于验证跑马灯功能正确性。 - **仿真后的波形图**：使用ModelSim软件进行仿真，并输出波形图检查是否符合预期行为。 - **综合后的RTL图形**：利用Quartus II的综合工具生成RTL级电路图以理解内部结构。 2. **有限状态机设计** - **模块源码**：参考教材中的Figure 6.86，使用Verilog HDL描述一个有限状态机的设计。 - **测试模块**：为该状态机创建测试模块，确保其功能正确无误。 - **仿真后的波形图**：通过ModelSim进行仿真并输出波形图以验证行为是否符合预期。 - **综合后的RTL图形**：使用Quartus II的综合工具生成状态机的RTL级电路图。 #### 实验步骤 1. 建立工程文件，编写模块源码和测试模块，并确保测试模块能对源代码进行全面测试。 2. 编译源代码及测试模块，通过测试验证功能并获取仿真波形图。 3. 使用综合工具生成设计的电路图，并将该设计下载至FPGA开发板上运行。 4. 记录数据、波形和电路图等信息，并撰写实验报告。 #### 实验环境 - **安装软件**：ModelSim、Quartus II - **PC 机**：已装有上述软件的计算机 - **Altera DEII-115 实验箱** #### 实验注意事项 1. FPGA型号选择：使用Cyclone IV系列EP4CE115F29C7型FPGA作为建立工程、代码编译及综合库时使用的器件。 2. 综合和布局布线工具：采用Quartus II自带的工具进行操作。 3. 仿真工具：应用ModelSim进行相关测试。 #### 实验收获与心得 在本次实验中，学生不仅学习到了如何将设计移植到FPGA硬件上运行的过程，并且深刻体会到数字电路设计的重要性。通过编写Verilog代码并将其转换为实际硬件行为，学生们对数字逻辑设计有了更深层次的理解。特别是在状态机的设计方面，掌握了使用Verilog HDL描述其行为并通过仿真验证正确性的方法。 #### 总结 本次实验不仅提升了学生的动手能力，还增强了他们对数字逻辑设计的兴趣和理解，为进一步深入学习奠定了坚实的基础。