1、数字系统设计技术实验报告专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 实验一：一位全加器设计一、 实验目的熟悉 QuartusII 软件的使用，学会用原理图输入法设计逻辑电路，进一步巩固全加器原理及其 EDA 实现。二、 一位全加器原理电路示意图如下所示：A、B、Sum 均为四位矢量信号。Sumi=AiB iCi iCoi=AiBi+(Ai+Bi)Cii三、 设计过程与步骤此处从建立工程直到原理图设计完成，以及编译综合和仿真的详细步骤要写上。从 QuartusII 软件实际操作界面中截图。四、 仿真结果五、 实验总结此处主要写实验中遇到的问题，解决的方法。AB CoFulladderCiSum实验二
2、：数值比较器设计一、 实验目的巩固 QuartusII 软件的使用，熟悉 Verilog HDL 程序结构，学会用文本输入法设计逻辑电路。二、 数值比较器原理根据两位二进制数的大小得到对应的比较结果，其电路示意图及电路特性表为：比较器电路示意图 比较器特性表 A B )(AY)(B)(AY0 0 0 1 00 1 1 0 01 0 0 0 11 1 0 1 0三、 程序四、 仿真结果五、 实验总结A )(BYB )(实验三：四选一数据选择器设计一、实验目的掌握 Verilog 语言中的 case 语句、if-else 语句。二、四选一数据选择器原理电路功能表及其电路图如下：电路功能表 A1 A
3、0 Y0 0 D00 1 D11 0 D21 1 D3三、程序四、 仿真结果五、 实验总结D0D1YMux4-1A1D2D3A0实验四：8/3 优先编码器设计一、 实验目的掌握 VerilogHDL 语言中的 if 条件语句和 always 模块的使用。二、8/3 优先编码器原理电路功能表及其电路图如下：电路功能表 三、 程序四、 仿真结果五、 实验总结I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 Y2 Y1 Y01 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1X X X X X X X0 0 0 0X X X X X X0 1 0 0 1X X X X X0 1 1 0 1 0X X X X0
4、1 1 1 0 1 1X X X0 1 1 1 1 1 0 0X X0 1 1 1 1 1 1 0 1X 01 1 1 1 1 1 1 1 00 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1输 出线线编码器I3I4I5I6I7I0I1I2Y0Y1Y2实验五：十六进制加/ 减可逆计数器设计一、 实验目的练习时序逻辑电路的 Verilog 实现。二、 实验要求实现一个具有加减可逆计数功能的十六进制计数器，用一位控制信号，控制加/减两种计数模式。三、 程序四、 仿真结果五、 实验总结实验六：智能交通灯控制器设计一、 实验目的练习用 QuartusII 软件设计具有一定复杂度和实际意义的功能电路。二、功能描
5、述设计一个十字路口智能交通灯控制器，其示意图如图 8-27：AB 方向和 CD 方向各有红灯、黄灯、绿灯和左拐灯四种类型灯，四种灯按照合理的顺序依次亮灭，并能够将对应灯亮的时间以倒计时形式显示出来。CA BD图 8-27 十字路口交通示意图三、控制器状态转换表智能交通灯状态转移转换表如表 8-1 所示。表中“1”表示灯亮，“0”表示灯灭。AB 方向和 CD 方向有四种灯。AB 方向 CD 方向绿灯 黄灯 左转灯 红灯 绿灯 黄灯 左转灯 红灯1 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 00 0 1 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 00 0 0 0 1 0 0 00
6、0 0 0 0 1 0 00 0 0 0 0 0 1 00 0 0 0 0 1 0 0交通灯状态转移表从状态表可以看出，每个方向四种亮灭是有顺序的，循环的顺序是：每个方向红灯亮的时间正好等于另一方向绿灯、2 次黄灯、左转灯亮的时间相等。四、设计思路与实现根据交通灯状态转移表，我们可以采用 8 个状态机来设计，因为红灯亮的时候正好是别的颜色灯在亮，所以我们利用三个计数器，分别对应绿灯、黄灯、左转灯，在本设计中，为了方便，我们分别让绿灯亮的时间是：64 秒、黄灯亮的时间是 4 秒、左转灯亮的时间是15 秒。利用三个信号监测三种灯计数完毕。当检测信号变化状态就转换到下一个状态，即完成灯亮变化。在显示
7、方面，AB 方向和 CD 方向各需要 4 个数码管显示，计数输出采用 BCD码。参考程序：/采用状态机和计数设计module traffic_ctr(clk,rest,lamp_ab,lamp_cd);input clk;/标准时钟信号input rest;/系统复位信号output3:0 lamp_ab,lamp_cd;/灯的顺序是绿色灯、黄色灯、左转灯、红色灯reg5:0 count_green; /绿色灯寄存器变量，灯亮时间 64 秒reg1:0 count_yellow;/黄色灯寄存器变量，灯亮时间 4 秒reg3:0 count_turn; /转向灯寄存器变量，灯亮时间 16 秒re
8、g2:0 pres_state,next_state;/状态机变量reg3:0 lamp_ab,lamp_cd;/对应灯的寄存器变量wire flag1,flag2,flag3;/作为进行下一个状态标志assign flag1=(count_green=0)? 1:0;assign flag2=(count_yellow=0)? 1:0;assign flag3=(count_turn=0)? 1:0;always (flag1 or flag2 or flag3 or rest)beginif (!rest)pres_state = 0;else绿灯 黄灯 左转 黄灯 红灯pres_stat
9、e = next_state;endalways (posedge clk)begincase(pres_state)0:/ab 方向绿色灯亮beginif(!flag1)beginlamp_ab=4b1000;lamp_cd=4b0001;count_green=count_green+1;endelsebeginnext_state=1; count_green=count_green+1;endend1:/ab 方向黄色灯亮beginif(!flag2)beginlamp_ab=4b0100;lamp_cd=4b0001;count_yellow=count_yellow+1;endel
10、sebeginnext_state=2;count_yellow=count_yellow+1;endend2:/ab 方向转向灯亮beginif(!flag3)beginlamp_ab=4b0010;lamp_cd=4b0001;count_turn=count_turn+1;endelsebeginnext_state=3;count_turn=count_turn+1;endend3:/ab 方向黄色灯亮beginif(!flag2)beginlamp_ab=4b0100;lamp_cd=4b0001;count_yellow=count_yellow+1;endelsebeginnex
11、t_state=4; count_yellow=count_yellow+1;endend4:/cd 方向绿色灯亮beginif(!flag1)beginlamp_ab=4b0001;lamp_cd=4b1000;count_green=count_green+1;endelsebeginnext_state=5; count_green=count_green+1;endend5:/cd 方向黄色灯亮beginif(!flag2)beginlamp_ab=4b0001;lamp_cd=4b0100;count_yellow=count_yellow+1;endelsebeginnext_st
12、ate=6; count_yellow=count_yellow+1;endend6:/cd 方向转向灯亮beginif(!flag3)beginlamp_ab=4b0001;lamp_cd=4b0010;count_turn=count_turn+1;endelsebeginnext_state=7; count_turn=count_turn+1;endend7:/cd 方向黄色灯亮beginif(!flag2)beginlamp_ab=4b0001;lamp_cd=4b0100;count_yellow=count_yellow+1; endelsebeginnext_state=0; count_yellow=count_yellow+1;endendendcaseendendmodule五、仿真结果六、实验总结
