数字电路与FPGA设计实验教程

第1章 数字电路设计方法与实验方法

1.1 概述

1.2 数字电路的设计方法

1.2.1 数字电路设计的基本原则

1.2.2 数字电路设计的一般步骤

1.2.3 单元电路的设计

1.

第1章 数字电路设计方法与实验方法

1.1 概述

1.2 数字电路的设计方法

1.2.1 数字电路设计的基本原则

1.2.2 数字电路设计的一般步骤

1.2.3 单元电路的设计

1.3 数字电路实验的一般步骤

1.4 数字电路实验方法

1.4.1 实验规则

1.4.2 电路调试中应注意的问题

1.4.3 检查故障和排除故障的一般方法

第2章 计算机仿真软件、FPGA设计软件和PcB设计软件介绍

2.1 NI Multisim软件简介

2.1.1 NI Multisim 10的主窗口及工具栏

2.1.2 电路原理图的输入与绘制

2.1.3 Multisim中仪表库的使用

2.1.4 Multisim 10的电路分析功能

2.2 FPGA设计软件QuartusⅡ简介

2.2.1 简介

2.2.2 QuartusⅡ软件的设计过程

2.2.3 设计输入

2.2.4 设计项目的编译

2.2.5 设计项目的仿真验证

2.2.6 时序分析

2.2.7 引脚分配

2.2.8 器件编程

2.3 PCB设计软件Protel 99SE简介

2.3.1 原理图设计

2.3.2 印制电路板(PCB)设计

第3章 数字电路的VHDL描述方法

3.1 VHDL简介

3.1.1 VHDL的诞生

3.1.2 VHDL的特点

3.1.3 VHDL语言设计基本流程

3.1.4 软件开发工具

3.2 组合电路的VHDL描述

3.2.1 VHDL的基本模型结构

3.2.2 VHDL实例

3.2.3 VHDL的数据对象和数据类型

3.2.4 VHDL的运算操作符

3.2.5 VHDL的基本语句

3.3 时序逻辑电路的VHDL描述

3.3.1 时钟信号不同表述下D触发器的VHDL描述

3.3.2 进程(PROCESS)语句

3.3.3 VHDL实例介绍

3.3.4 有限状态机设计

3.4 层次化设计的VHDL描述

3.4.1 层次化设计方式

3.4.2 子程序结构

3.4.3 用于层次化描述的VHDL语言基础

3.4.4 层次化设计实例

第4章 数字电路实验常用电子仪器简介

4.1 概述

4.2 函数信号发生器

4.2.1 函数信号发生器的实现方法

4.2.2 函数信号发生器TFGl010的使用

4.2.3 函数信号发生器FG一506的使用

4.3 示波器

4.3.1 数字存储示波器的特点

4.3.2 数字存储示波器GDS一2062的介绍与使用

4.4 数字电路实验箱

4.4.1 数字电路实验箱简介

4.4.2 数字电路实验箱框图简介

第5章 数字电路基础实验

5.1 组合逻辑研究实验(一)

5.1.1 实验准备与要求

5.1.2 设计举例

5.1.3 实验内容

5.2 组合逻辑研究实验(二)

5.2.1 实验准备与要求

5.2.2 设计举例

5.2.3 实验内容

5.3 集成触发器实验

5.3.1 实验准备与要求

5.3.2 实验内容

5.4 计数器及其应用研究实验

5.4.1 实验准备与要求

5.4.2 设计举例

5.4.3 实验内容

5.5 移位寄存器及其应用实验

5.5.1 实验准备与要求

5.5.2 实验原理

5.5.3 实验内容

5.6 脉冲波形的产生与形成实验

5.6.1 实验准备与要求

5.6.2 实验原理

5.6.3 实验内容

5.7 发光二极管点阵显示器的应用实验

5.7.1 实验内容及要求

5.7.2 设计说明及思路提示

5.7.3 设计举例

5.8 时钟控制器的设计实验

5.8.1 实验内容及要求

5.8.2 设计说明及思路提示

5.9 十字路口交通灯自动控制器的设计实验

5.9.1 实验内容及要求

5.9.2 设计说明及思路提示

5.10 D／A及A／D转换器实验

5.10.1 实验要求

5.10.2 实验原理

5.10.3 实验内容与步骤

第6章 数字电路的FPGA设计实例

6.1 数字电路的FPGA设计方法

6.2 基于FPGA的DDS波形发生器的设计

6.2.1 DDS的基本原理

6.2.2 DDS的顶层设计

6.2.3 子模块设计

6.2.4 功能和时序仿真

6.3 VGA视频信号产生

6.3.1 设计原理

6.3.2 VGA同步信号产生

6.3.3 字符的视频显示设计

6.4 PS／2键盘接口的FPGA设计

6.4.1 PS／2接口连接器

6.4.2 键盘扫描编码

6.4.3 PS／2串行数据传输

6.4.4 用FPGA实现PS／2键盘接口通信的VHDL设计

6.4.5 设计应用

6.5 EDA综合设计题目

6.5.1 自动售货控制系统设计

6.5.2 PS／2键盘接口控制器设计

6.5.3 VGA图像显示控制模块

6.5.4 基于FPGA的电梯控制系统的设计

6.5.5 洗衣机洗涤控制系统的设计

6.5.6 基于FPGA的多路数据采集系统的设计

附录数字集成电路外引线排列图

参考文献

    
徐少莹编著的《数字电路与FPGA设计实验教程》是国家级电工电子实验示范中心规划教材。全书共6章：第1章介绍了数字电路设计方法与实验方法；第2章介绍了常用计算机EDA软件；第3章介绍了数字电路的VHDL描述方法；第4章介绍了数字电路常用实验仪器；第5章是数字电路基础实验；第6章是数字电路的FPGA设计实例。

    
《数字电路与FPGA设计实验教程》内容丰富，编排合理，可作为通信工程、电子信息工程、自动控制、电子科学与技术、电气信息工程、微电子学等专业本科生、专科生的数字电路和数字电路EDA课程的实验教材以及课程设计的参考书，也可供工程技术人员参考。

    徐少莹编著的《数字电路与FPGA设计实验教程》共6章，第1章介绍数字电路设计方法与实验方法，强调在实验中进行检查和排除故障的方法。第2章介绍常用计算机EDA软件，包括仿真软件NI
Muhisim、FPGA设计软件QuartusⅡ和PCB设计软件Protel
99SE。第3章介绍数字电路的VHDL描述方法，其中包括组合电路、时序逻辑电路、有限状态机的VHDL描述方法以及数字电路的层次化设计方法。第4章介绍数字电路常用实验仪器，包括函数信号发生器、示波器和数字电路实验箱。对于函数信号发生器，介绍了两种型号仪器的使用方法，而示波器则主要介绍了数字存储示波器的使用。第5章是数字电路基础实验，包括传统的基本数字电路实验和基本实验的FPGA下载(可以用原理图或VHDL描述电路)。第6章是数字电路的FPGA设计实例，用几个实例说明了复杂的数字系统如何用FPGA实现并给出了几个EDA综合设计题，供读者选做。