EDA技術實驗書

1、EDA技術I實驗指導書EDA技術I課程組北京電子科技大學電子信息工程系2007年3月目錄EDA技術I實驗教育綱要1第一部分： 電子設計自動化設計實驗說明3一、設計主題選擇的要求3二、提交設計報告的要求3三、設計主題3四、實驗評價方式的說明4第二部分：基于GEXIN EDAPRO/240H實驗器實驗5主題MAX PLUSII基本操作5主題QUARTUS基本操作5主題FPGA compiler基本操作6主題4位二進制加法器設計6主題4位頻率計設計7主題6計數(shù)器設計7主題7解碼器設計8主題8數(shù)據(jù)選擇器設計8主題9移位寄存器設計9主題10m可編程控制器設計10主題11系列檢測器設計10主題十二字鐘設計

2、11主題13數(shù)碼鐘表設計11主題14呼叫系統(tǒng)設計12主題15汽車尾燈控制電路設計12標題16字符顯示控制電路13主題17彩色燈控制器設計14標題188位數(shù)字頻率計的設計14主題19曲演奏電路的設計15主題20自動售貨機設計16主題21電梯控制系統(tǒng)的設計16第三部分：基于KH-310智能可編程數(shù)字開發(fā)系統(tǒng)實驗17主題1基本組合邏輯電路設計17主題2、7段數(shù)字碼管驅動程序設計17主題4X4鍵盤掃描電路設計21主題4走馬燈設計23主題8X8 LED點顯示24主題6數(shù)字頻率計電路設計25主題7波形發(fā)生器設計26主題八乒乓球游戲機設計26主題9脈沖發(fā)生器設計27主題10多功能計算機設計28主題11信號設

3、計29主題12曲演奏電路設計30主題13電子鋼琴電路設計31主題14電梯控制電路設計32主題15電子表的設計33主題16自動售貨機設計34第四部分： GEXIN EDAPRO/240H實驗器34第5部分： KH-310智能可編程數(shù)字開發(fā)系統(tǒng)芯片IO對照表45第六部分：實驗報告形式和要求49號碼：中文名稱： PS技術I性質：選項課程選項課程英語名稱： EDA技術I計劃總學時： 38(20學時授課，18學時實驗)單位： 2適用對象：電子信息工程專業(yè)、通信工程專業(yè)、信息安全專業(yè)計算機科學和技術專業(yè)、信息和計算科學專業(yè)EDA技術I實驗教育大綱一、教育目標EDA技術I是本科生有限科目，既適用于電子信息工

4、程專業(yè)、通信工程專業(yè)、信息安全專業(yè)，又可成為計算機科學和技術專業(yè)、信息和計算科學專業(yè)的選修課。 通過本課程的學習，學生掌握數(shù)字系統(tǒng)設計理念，掌握硬件描述語言、電子設計自動化工具的使用，接受數(shù)字系統(tǒng)設計開發(fā)能力的訓練。二、教育說明EDA技術I的第一門課程是數(shù)字電子技術。 EDA技術I課程主要講述可編程邏輯器件的基本原理、硬件描述語言、電子設計自動化軟件工具和數(shù)字系統(tǒng)設計方法。 通過學生上課的學習，了解電子設計自動化的先進技術，掌握電子設計自動化軟件工具，用硬件描述語言完成數(shù)字系統(tǒng)的設計。實驗教學內容可以根據(jù)課堂教學的具體情況和技術發(fā)展合理調整。三、內容和基本要求實驗1 :使用EDA軟件工具(1)

5、實驗內容用電路圖描述很多加法器、數(shù)據(jù)比較器、移位寄存器。(2)實驗要求掌握熟悉EDA軟件工具使用的電路圖輸入方法、驗證、波形圖仿真。實驗2 :硬件描述語言培訓(1)實驗內容使用硬件描述語言描述計數(shù)器、數(shù)據(jù)選擇器和解碼器。(2)實驗要求掌握硬件描述語言對基本邏輯單元電路的描述掌握設計文件的編譯和波形圖模擬。實驗3 :功能模塊電路設計(1)實驗內容從多個功能模塊電路中進行選擇，完成電路設計。 (例如，計數(shù)器、序列信號發(fā)生器、狀態(tài)機、ROM、RAM等功能電路)(2)實驗要求掌握功能模塊電路的設計方法，完成設計任務掌握模塊電路的模擬測試掌握編程文件的下載調試。實驗4 :系統(tǒng)電路設計(1)實驗內容從多個

6、系統(tǒng)的電路設計中選擇，完成電路設計。 (例如，函數(shù)生成器、邏輯分析器、數(shù)字濾波器、S-DES算法、DES算法、電機控制系統(tǒng)等)(2)實驗要求掌握數(shù)字系統(tǒng)設計的基本方法，完成設計任務掌握數(shù)字系統(tǒng)的模擬測試掌握編程文件的下載調試.四、流程安排內容學時授課形式實驗項目類型實驗EDA軟件工具的使用3實驗驗證性實驗2硬件描述語言培訓3實驗驗證性實驗三功能模塊電路設計3實驗可設計性實驗四系統(tǒng)的電路設計9實驗綜合性五、教材和參考指導書教材：道路和紅主編.專用集成電路設計和電子設計自動化.北京：清華大學出版社，2004參考指導書：1 Mark Zwolinski著. Digital System Design

7、 with VHDL .北京：電子工業(yè)出版社，20022donalde托馬斯菲利普r.moorby著. theveriloghardwaredescriptionlanguage (fourth edition ) .北京：清華大學出版社，20013閻石主編.數(shù)字電子技術基礎(第四版). 北京：高等教育出版社，20034路紅主編.電子設計自動化應用技術.北京：高等教育出版社，2004六、評價方式和成績評價標準實驗評價的最后成績取決于學生學習課程的全面表現(xiàn)，包括實驗操作、實驗報告等。 按時完成實驗，按時提交實驗報告占實驗評價成績的10%，平時的實驗成績占60%，實驗考試成績占30%。報告審查成績

8、主要審查學生的實驗報告的制作能力，實驗報告必須滿足要求，規(guī)范有序，經(jīng)過良好的組織和整理，裝訂整齊，按期提交。實驗報告評分為5分制，5分意味著完全且正確地完成實驗要求，實驗報告規(guī)范完善的4分意味著實驗要求幾乎完成，實驗報告不足的3分意味著部分地完成實驗要求，實驗報告中有少量錯誤的2分是指， 意思是實驗要求的大部分沒有結束，實驗報告有錯誤，不符合要求的一點意味著實驗要求沒有完成，沒有作成實驗報告。大綱打火機：路和紅大綱評審員：董秀則教育部門負責人：李莉第一部分： 電子設計自動化設計實驗說明電子設計自動化設計的實驗主題分為電子設計自動化軟件工具的使用、單元電路設計、功能電路設計和系統(tǒng)電路設計四種。

9、各種設計主題有幾個，各學生可以選擇如下。一、設計主題選擇的要求實驗1從第一類主題中選出一個，實驗2從第二類主題中選出一個，實驗3從第三類主題中選出一個，實驗4從第四類主題中選出一個。 具體的主題可以根據(jù)不同的情況來選擇。二、提交設計報告的要求1 .設計完成后，必須保存并在指定時間內提交設計文件列表(例如. gdf或. vhd或. v文件)、波形圖模擬文件和資源占用報告等，并上載到指定的服務器。2、設計完成后，按照實驗報告的格式制作實驗報告，在規(guī)定的時間內提交實驗報告。3 .參加優(yōu)秀設計報告、討論課的發(fā)言。三、設計主題類型設計主題第一類使用EDA工具MAX PLUSII基本操作QUARTUS基本

10、操作FPGA編譯器的基本操作第二類單元電路設計計數(shù)器設計4比特加法器設計解碼器設計數(shù)據(jù)選擇器設計移位寄存器設計m可編程控制器設計七級數(shù)字碼管驅動程序設計第三類功能電路設計序列檢測器設計數(shù)碼手表設計呼叫系統(tǒng)設計文字顯示控制電路汽車尾燈控制電路設計8X8 LED點顯示第四類系統(tǒng)電路設計數(shù)碼表的設計4位頻率計設計4X4鍵盤掃描的實驗彩色燈控制器電路設計走馬燈設計波形發(fā)生器設計乒乓球游戲機的設計脈沖發(fā)生器設計多功能計算機信號機設計電子鋼琴電路設計自動售貨機的設計四、實驗評價方式的說明實驗的考試方式選擇設計主題的設計，監(jiān)督教師進行檢查檢查，因此監(jiān)督教師根據(jù)主題的設計情況進行適當?shù)奶釂?。注：考試時，設計主

11、題只能從第三類主題和第四類主題中選擇一個。 其中，選擇第3類設計主題的滿分為90分，第4類設計主題的滿分為100分。第二部分：使用GEXIN EDAPRO/240H實驗器的實驗主題MAX PLUSII基本操作一、設計任務掌握MAX PLUSII的基本操作，掌握電路電路圖輸入方式、設計處理、設計仿真等設計電路的基本操作過程。二、設計的基本要求1 .設計輸入：在電路圖設計中實現(xiàn)十六進制計數(shù)器，要求不要限制使用的設備。 使用電路圖編輯器，學習完成設計電路的輸入。 電路圖文件的后綴是. gdf。2 .設計處理：編譯設計文件，糾正其中的錯誤，用編輯器完成電路的設計處理。3 .設計仿真：使用波形圖編輯器，

12、完成設計電路的仿真分析。 波形圖文件的后綴是. scf。了解MAX PLUSII的基本功能，掌握設計文件的制作、電路圖輸入方法、設計文件編譯、設計電路波形仿真分析等基本操作。四、設計擴張要求調用74390組件，在電路圖設計中實現(xiàn)兩位十進制計數(shù)器，限制MAX7000系列設備的使用。五、設計報告總結電路圖的輸入方法、文件編譯過程、波形圖編輯器的使用。 總結設計電路的完整過程，并提交電路圖和波形圖文件(*.gdf和*.scf文件)。主題QUARTUS基本操作一、設計任務參考相關資料，掌握基本操作、電路模型庫的使用、設計處理、設計仿真等基本設計過程。二、設計的基本要求1、設計輸入：要求在電路模型庫的設

13、計中實現(xiàn)十進制計數(shù)器。 學習使用電路模型來建立主題要求的電路模型。2 .設計處理：編譯設計文件，完成電路的設計處理。3 .設計仿真：使用波形圖編輯器完成設計電路的仿真分析。 波形圖文件的后綴是. scf。4 .理解4.quartus提供的各種電路模型，利用軟件提供的模型實現(xiàn)電路設計，掌握設計文件的編譯、設計電路的波形仿真分析等三、設計報告總結用電路模型設計電路的方法，編譯文件的過程，波形圖編輯器的使用。 總結了使用QUARTUS工具設計電路的完整過程，并提出電路設計文件和波形圖文件。主題FPGA compiler基本操作一、設計任務借鑒相關資料，掌握FPGA compiler的基本操作，掌握軟

14、件使用的基本操作過程，學習設計處理、設計仿真、綜合電路、與MAX PLUSII軟件相關等操作過程。二、設計的基本要求1 .設計輸入：調用硬件描述語言程序，創(chuàng)建項目文件，選擇設備。2 .設計處理：編譯設計文件，完成電路的設計處理。3、電路綜合：觀察電路綜合的結果，分析硬件描述語言與電路實現(xiàn)的關系。了解FPGA compiler軟件的基本操作過程，并利用軟件提供的綜合網(wǎng)絡列表文件返回MAX PLUSII進行設備匹配。三、設計報告總結了FPGA compiler軟件的基本操作，并總結了FPGA compiler和MAX PLUSII的接口流。主題4位二進制加法器設計一、設計任務掌握MAX PLUSI

15、I的基本操作，掌握電路的電路圖輸入方式，庫零件的制作和調用，設計處理，設計仿真等設計電路的基本操作過程。二、設計的基本要求1 .設計輸入：要求在電路設計中實現(xiàn)1位二進制加法器電路，在電路調試通過后，將該電路作為庫部件。 調用該元件結構的4比特二進制加法器電路。2 .設計處理：編譯設計文件，糾正其中的錯誤，用編輯器完成電路的設計處理。3 .設計仿真：使用波形圖編輯器，完成設計電路的仿真分析。三、設計擴張要求以4位二進制加法器作為庫元件，調用該元件，建立8位二進制加法器電路。四、設計報告總結庫組件的創(chuàng)建和使用方法，總結分層設計方法，并提交電路圖和波形圖文件(*.gdf和*.scf文件)。主題4位頻

16、率計設計一、設計任務掌握MAX PLUSII的基本操作，掌握電路的電路圖輸入方式，庫零件的制作和調用，設計處理，設計仿真等設計電路的基本操作過程。二、設計的基本要求1 .設計輸入：要求在電路圖設計中實現(xiàn)2位頻率計，在電路調整通過后，將該電路作為庫件。 調用這個元件結構的4位頻率計。2 .設計處理：編譯設計文件，糾正其中的錯誤，用編輯器完成電路的設計處理。3 .設計仿真：使用波形圖編輯器，完成設計電路的仿真分析。4 .預習EDA教育課件2003eda3.pp頻率測量的基本原理及其模塊結構。(設計方案參考：1.設計具有使能控制側的兩位十進制計數(shù)器2 .利用計數(shù)器和解碼器設計頻率測量定時控制電路，依次調用產(chǎn)生計數(shù)使能、鎖存、清除等控制信號的74374，來設計鎖存電路。 連接上述各模塊電路，實現(xiàn)2位頻率計。 (請參見。)三、設計報告總結庫組件的創(chuàng)建和使用方法，總結分層設計方法，并提交電路圖和波形圖文件(*.gdf和*.scf文件)。主題6計數(shù)器設計一、設計任務掌握基于硬件描述語言的計數(shù)器的描述。二、設計的基本要求1 .設