电子设计自动化实验指导书
江苏师范大学物理与电子工程学院
2013-10-6
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目 录
第一章 CPLDEE-4型实验箱及配套软件简介 ........................................................................ 1 第二章 电子设计自动化实验内容 ........................................................................................... 5
实验一 快速入门—多路选择器的设计与仿真 ................................................................. 5 实验二 4位加法器及7段码显示 .................................................................................... 21 实验三 4位数码管动态扫描 ............................................................................................ 34 实验四 简易数字时钟 ....................................................................................................... 37 实验五 简易十字路口交通灯 ........................................................................................... 41 第三章 EDA课程设计 ............................................................................................................. 47
1. 乒乓球比赛游戏机 ............................................................................................................ 47 2. 十字路口交通管理控制器的设计 .................................................................................... 47 3. 简易4人抢答器 ................................................................................................................ 47 4. 简易数字时钟.................................................................................................................... 47 5. 简易数字频率计 ................................................................................................................ 48
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电子设计自动化实验指导
第一章 CPLDEE-4型实验箱及配套软件简介
1.1 系统基本特征
? 配备：本实验箱配有三家公司（altera低电压1k系列（3万门以上）、lattice的
ispLSI1032E—70LJ84、xilinx的xc95108系列）芯片下载板，适用范围广泛。
? 资源：芯片门数最多达到10万门（ACEX1K100），管脚可达208脚。
? 编辑方式有图形编辑，文本编辑，波形编辑，混合编辑等方式， 硬件描述语言有
AHDL，VHDL，Verilog-HDL等语言。
? 主板功能：
? 配有模拟可编程器件ispPAC器件系列，突破传统的EDA实验箱一般只做
数字电路实验的模式，用户可以在实验箱上通过我们的模拟可编程器件进行一些模拟电子电路(运算放大器)的开发训练。
? 实验箱配有10个数码管，（包括6个并行扫描数码管和4个串行扫描数码
管）。
? 16个数据开关，4个脉冲开关，数据开关和脉冲开关可配合使用，也可单
独使用。
? A／D转换，采用双AD转换，有我们平常所熟悉的8位A／D转换器
ADC0809，还有高位数的12位A／D转换器MAX196。 ? D／A转换器，采用学生所熟知的芯片DAC0832.
? 通用小键盘，本实验箱提供16个微动开关（4X4），可通他们方便的进行人
机交互。
? 单片机扩展槽，由于实验箱上的所有资源（如数码管、数据开关、小键盘
等）都可以借用，因此通过此扩展槽可以开发单片机及单片机接口实验。
? 外围扩展口，为了便于开发，本实验箱还预留一个40PIN的扩展槽，用以
与外围电路的联接。
1.2 本实验箱可完成的实验
本实验箱用作数字系统设计实验。
? 可完成的基础实验：
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? 各种传统数字电路实验
? AHDL、VHDL、VERILOG语言描述数据显示译码设计
? 语言描述设计加法器，乘法器，计数器，数字钟，分频器，数字频率计
等常用的数字实验
? 键盘去抖与译码实验 ? 状态机设计实验 ? A/D、D/A转换
? 可编程仪用放大器，通用放大器 ? 可编程模拟滤波器 ? 可完成的较复杂实验
? ? ? ? ? ? ? ? 。
复杂数字电路实验，如八位BCD转换、20位以内乘法器等 数据采集与显示（可配合MAX196进行12路的A/D采样） 用内部EAB技术实现各种数学函数运算。 PC机与CPLD之间的串行及并行通信 单片机与CPLD之间的异步串行通信 CPLD与CPLD之间的串、并行通信 单片机课程的各种实验
工业控制用微处理器方案其实现。
1.3 利用本实验箱可开发的实验
由于本实验箱设计考虑周全，因此，除了能完成数字系统的实验外，还可以开发使用单片机实验，模拟电子实验，通信原理实验等一系列学科的实验，体现出很强的开发性
? ASK、FSK、PSK调制与解调实验
? 通过单片机扩展口与单片机开发机配合，本实验箱中的所有资源都可以被单片机借
用，可以完成单片机课程中复杂的实验。
? 可以开发单片机接口实验，利用已开发成功的模块如8255、8155、8279等进行进
行各种单片机接口实验。
? 利用四型实验/开发系统可以很方便进行单片机、CPLD及单片机CPLD综合工业
设计。
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2 详细的管脚说明
下面详细的介绍有关电路组成：
（1）时钟源
本实验器CPLD芯片由40M晶振提供振荡频率，接与P183管脚，同时还有4M(可分频至1000Hz)接在CPLD的对应管脚P184管。为了方便操作，还为系统提供了约1Hz—1MHz连续可调（调节W3）的时钟信号，接至CPLD的P78脚，通过调节短路夹J1和J2来改变其输出频率值。
（2）输入开关
本实验器中的开关设计新颖独特，有创意，与一般电路中的开关设计不同。本实验器中有16个数据开关（SW1——SW16），4个脉冲开关（KP1——KP4）。在通常状态下数据开关和脉冲开关为低电平。数据开关和脉冲开关可配合使用，也可单独使用。若二者配合使用，在数据开关为低电平时，按下脉冲开关则产生一个高脉冲；在数据开关为高电平时，按下脉冲开关则产生一个低脉冲。
其中16个数据开关与CPLD的管脚的连接情况依次为:SW1-P94，SW2-P95，SW3-P96，SW4-P97，SW5-P99，SW6-P100，SW7-P101，SW8-P102，SW9-P103，SW10-P104，SW11-P111，SW12-P112，SW13-P113，SW14-P114，SW15-P115，SW16-P116。同时与数据开关和CPLD相应引脚相连的还有16个LED显示管，可以作为输出使用。在作为输出时，不论数据开关和脉冲开关为高电平还是低电平，均不影响其状态。
脉冲开关（KP1——KP4）与CPLD的管脚的连接情况依次为P94,P95,P96, P97。脉冲开关在没有按下时为低电平，按下时则转为高电平，在此压放间会改变其ON／OFF状态，经RS触发器去抖动之后，便可实现在数据开关为高电平时产生一个负脉冲，在数据开关为低电平时产生一个正脉冲。此电路极适合作计数器，暂存器的脉冲输入、分析测试观察用。
（3）数码管显示
本实验器有10个数码管（SEG1——SEG10），采用共阴极８段LED显示。其中SEG1——SEG2采用静态显示方式，SEG3——SEG10采用动态扫描显示方式。
数码管SEG1——SEG10与CPLD的对应管脚接法为：
SEG1(a,b,c,d,e,f,g,p)——P142,P143,P144,P147,P148,P149,P150,P157 SEG2(a,b,c,d,e,f,g,p)——P158,P159,P160,P161,P162,P163,P164,P166
其中SEG1、SEG2的８段LED显示输入端分别与８个LED管相连且同时显示。
SEG3——SEG6的共阴公共端G经反向器分别与CPLD的对应管脚
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