《北邮数电实验报告》涉及的是数字电子技术的基础实验,涵盖了数字电路与逻辑设计的主要内容,主要包括原理图输入法设计、VHDL组合逻辑电路设计、VHDL时序逻辑电路设计以及数码管扫描显示控制器的设计与实现。以下是各部分的详细说明:
**实验1** 主要使用quartus II软件进行原理图输入法设计,实验要求学生设计并实现:
1. 半加器:使用逻辑门设计,通过仿真验证其功能,并生成新的半加器模块。
2. 全加器:基于实验1中的半加器模块和逻辑门设计,进行仿真验证,最后下载到实验板进行实际操作,使用拨码开关设定输入,通过发光二极管显示输出。
3. 3线-8线译码器(74ls138)与逻辑门结合,实现函数F=CBA+CBA+CBA+CBA,同样进行仿真验证并下载到实验板。
**实验2** 以VHDL语言为核心,设计了以下组合逻辑电路:
1. 7段数码管译码器:共阴极设计,通过拨码开关设定输入,数码管显示输出。
2. 8421码转换为余三码的代码转换器:同样是拨码开关输入,发光二极管显示输出。
3. 4位二进制奇校验器:输入奇数个'1'时,输出为'1',否则输出'0',同样通过拨码开关设定输入,发光二极管显示输出。
**实验3** 的重点是VHDL时序逻辑电路设计,包括:
1. 带异步复位的8421码十进制计数器:使用按键设定输入,发光二极管显示输出。
2. 分频系数为12,占空比为50%的分频器:在Quartus II平台上设计并仿真验证。
3. 将实验1的2和实验2的1,以及数码管译码器整合,下载到实验板显示计数结果。
**实验4** 是数码管扫描显示控制器的设计:
1. 串行扫描电路:实现6个数码管同时显示0、1、2、3、4、5这6个数字,仿真验证后下载测试。
2. 数码管滚动显示电路:设计循环左滚动的数码管显示,始终保持6个数码管点亮,实现012345→123450→234501→…→501234→012345的滚动效果。
在实验3和实验4中,提到了组件端口说明和连接图,例如实验3的'allinone'组件,包含输入时钟、计数器重置、分频器计数周期重置、数码管控制输出和数字图形输出等端口。实验4的'NixieTubeRolling'组件则有外部时钟输入、恢复数码管显示为013245的清除信号、数码管输入端和共阴极输出端口。
实验1(2)提供了全加器的VHDL代码框架,实验3(3)和实验4的具体代码没有给出,但可以理解它们会涉及到计数、分频、译码和滚动显示等功能的VHDL描述。
这些实验内容涵盖了数字电路基础中的主要概念,包括逻辑门、组合逻辑、时序逻辑、编码与译码、分频和显示控制等,旨在培养学生的逻辑思维能力、设计能力和实践操作技能。通过这些实验,学生能够更好地理解和掌握数字电子技术的基本原理和应用。