《数字电路与FPGA(FPGA部分)》
实验指导书
贺付亮 樊利 刘东卓编写
电子信息工程学院电子信息工程实验教学中心
目 录
实验一 熟悉实验环境：ISE 工具入门 .................................................................................. 1 实验二 选择器 ......................................................................................................................... 3 实验三 计数器 ......................................................................................................................... 4 实验四 触发器 ......................................................................................................................... 5 实验五 编码器 ......................................................................................................................... 8 实验六 译码器 ....................................................................................................................... 10 实验七 分频器 ....................................................................................................................... 12 实验八 加法器 ....................................................................................................................... 13 实验九 流水灯设计 ............................................................................................................... 15 实验十 键盘控制实验 ........................................................................................................... 16 实验十一 表决器 ................................................................................................................. 18 实验十二 数据比较器 ......................................................................................................... 19 实验十三 数码管实验 ......................................................................................................... 21 实验十四 综合设计 ............................................................................................................. 23
FPGA实验指导书
实验一 熟悉实验环境：ISE 工具入门
实验目的：
1、 学会ISE 工具的使用流程，从最开始的源文件输入到最后的二进制文件的生成。 2、 学会7 段数码管显示原理
3、 学会拨码开关控制 LED 按钮控制 7 段数码管的数字电路的实现
实验器材
Digilent Anvyl FPGA 平台、Xilinx ISE Design Suite 13.4（ FPGA 开发工具）、Digilent Adept 编程调试工具
实验预习
本实验旨在使读者学会 Xilinx 的 ISE 工具的使用，同时完成一个关于拨码开关控制 LED，按钮控制 7 段数码管的简单设计。
实验原理
Anvyl 板有 6 个(位) 7 段显示数码管。每一位都是由 7 个 LED 数码管构成的。 1 位数码管中的 7 个 LED 管是共阳极的，但它们的阴极是分离的。 7SD-C1 到 7SD-C5 为 6 位数码管各自的共阳极信号， 7SD-AA, 7SD-AB,7SD-AC, 7SD-AD, 7SD-AE, 7SD-AF, 7SD-AG, 7SD-DP 即 6 位数码管各自的 8 个共阴极信号(7SD-DP 用于显示小数点)。
实验内容
本实验旨在指导读者使用 Xilinx 的 ISE 工具完成一个关于 4x4 键盘控制 7 段数码管显示的数字系统的设计，然后在 Anvyl 平台上进行测试验证。
（详细步骤参看《AnvylTM开发板相关资料》 Lab1: ISE 工具入门）
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FPGA实验指导书
实验由以下步骤组成：
1、 通过 Project Navigator 建立工程 2、 添加源文件
3、 输入拨码开关控制 LED 按钮控制 7 段数码管的数字电路的 VHDL 代码 4、 添加用户约束文件 5、 编译工程
6、 在 Anvyl 上进行测试验证
问答与习题：
1、按照实验步骤，总结实验流程，写不少于200字总结。 2、简述实验体会。
3、怎样对整个项目进行功能仿真与时序仿真？两个仿真的区别？
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实验二 选择器
实验目的
1、设计并实现多路选择器
实验器材
Digilent Anvyl FPGA 平台、Xilinx ISE Design Suite 13.4（ FPGA 开发工具）、Digilent Adept 编程调试工具
实验预习
1、预习多路选择器的原理与结构。
2、书写预习报告，必须有完整的VHDL设计程序及实验步骤。
实验原理
2选1数据选择器的思想：
两个输入信号a,b，根据控制信号s的取值0或1的不同，从输出端y选择输出。编写VHDL代码，综合后对齐仿真。
实验内容
1、启动Xilinx ISE建立一个空白工程，然后命名。
2、新建VHDL源程序文件并命名，输入程序代码并保存，进行综合编译，若在编译过程中发现错误，则找出并更正错误，直至编译成功为止。打印源程序。 3、利用RTL Viewer工具，生成查看RTL图。打印RTL图。
4、新建仿真波形文件，选择FPGA器件型号，分配FPGA引脚。对各模块设计进行功能仿真与时序仿真，验证设计结果。打印波形文件。打印功能仿真与时序仿真结果。
5、对该工程文件进行全程编译处理，若在编译过程中发现错误，则找出并更正错误，直至编译成功为止。 6、利用Digilent Adept 编程调试工具，下载至AnvylTM系统，调试成功。照片记录调试结果。
问题与习题
对于8位数据宽度的4选1数据选择器，8位数据宽度的8选1数据选择器如何设计实现？
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