实验二用PLD实现组合逻辑电路.pptx

在本实验中，我们将探讨如何使用可编程逻辑器件（PLD）来实现组合逻辑电路。PLD是一种非常灵活的电子元件，能够根据用户的需求配置其内部逻辑，从而实现各种不同的数字电路功能。这里我们特别关注的是使用CPLD（复杂可编程逻辑器件）和QUARTUS II软件进行设计、仿真、下载以及实验验证。 让我们了解一下CPLD的基本概念。CPLD是由多个可编程逻辑阵列（PLA）和可编程与或阵列（PIA）组成的，这些阵列可以自由配置以实现复杂的逻辑功能。相比于传统的固定逻辑门电路，CPLD提供了更高的集成度和设计灵活性。 接着，我们来看看EDA工具QUARTUS II。它是Altera公司开发的一款强大的软件，用于设计、仿真、综合和配置FPGA（现场可编程门阵列）和CPLD。QUARTUS II提供了一个完整的数字逻辑设计环境，使得设计者可以方便地实现从概念到硬件的转换。 在QUARTUS II的设计流程中，首先需要创建一个新的项目。这可以通过选择“File”菜单，然后按照提示操作来完成。接下来，我们需要输入设计。这通常涉及到绘制电路图，或者使用硬件描述语言（如VHDL或Verilog）编写代码来描述电路的行为。 在本实验中，我们将设计并实现以下三种逻辑电路： 1. **3-8译码器**：这是一个将三位二进制输入转换为八路输出的逻辑电路，每一路对应一个特定的输入组合。它在数字系统中常用于地址解码或数据选择。 2. **BCD-7段译码器**：这种电路将四位二进制编码的十进制数（BCD）转换为七段显示驱动信号，用于驱动七段数码管显示数字0-9。 3. **用十六进制全加器实现十进制全加器**：通过四个四位二进制全加器（即十六进制全加器）组合，可以构建一个能处理十进制数的全加器，它可以对两个十进制数进行加法运算。 在设计完成后，QUARTUS II会进行编译，检查设计的语法和逻辑错误，并生成优化后的硬件描述。随后，我们可以进行仿真，验证设计在各种输入条件下的正确性。一旦设计通过了仿真测试，就可以将配置文件下载到CPLD中，然后在实际硬件上进行实验验证，确保逻辑功能的正确实现。 在PLD的制造技术方面，我们提到了几种不同的类型，包括EPROM、EEPROM、FLASH、SRAM和Anti-Fuse。这些技术主要区别在于它们的可编程性和清除方式，以及是否具有非挥发性存储特性。例如，EPROM可以通过紫外线照射进行清除和重编程，而EEPROM和FLASH则使用电力进行操作，且两者都具有非挥发性存储功能。SRAM在断电后会丢失数据，而Anti-Fuse一旦编程后就无法更改，也具备非挥发性存储的特性。 通过掌握CPLD的基础知识，使用QUARTUS II工具，以及理解不同类型的PLD制造技术，我们可以有效地实现和验证组合逻辑电路，为数字系统设计提供了极大的便利。实验中涉及的3-8译码器、BCD-7段译码器和十进制全加器是数字逻辑设计中的基础模块，通过实践操作，学生可以深入理解数字电路的工作原理和设计流程。