数字电路与FPGA设计实验教程PDF电子书下载

第1章 数字电路设计方法与实验方法 1

1.1 概述 1

1.2 数字电路的设计方法 2

1.2.1 数字电路设计的基本原则 2

1.2.2 数字电路设计的一般步骤 2

1.2.3 单元电路的设计 3

1.3 数字电路实验的一般步骤 4

1.4 数字电路实验方法 6

1.4.1 实验规则 6

1.4.2 电路调试中应注意的问题 8

1.4.3 检查故障和排除故障的一般方法 9

第2章 计算机仿真软件、FPGA设计软件和PCB设计软件介绍 11

2.1 NI Multisim软件简介 11

2.1.1 NI Multisim 10的主窗口及工具栏 11

2.1.2 电路原理图的输入与绘制 12

2.1.3 Multisim中仪表库的使用 18

2.1.4 Multisim 10的电路分析功能 28

2.2 FPGA设计软件Quartus Ⅱ简介 34

2.2.1 简介 34

2.2.2 Quartus Ⅱ软件的设计过程 38

2.2.3 设计输入 39

2.2.4 设计项目的编译 62

2.2.5 设计项目的仿真验证 72

2.2.6 时序分析 78

2.2.7 引脚分配 82

2.2.8 器件编程 83

2.3 PCB设计软件Protel 99SE简介 88

2.3.1 原理图设计 89

2.3.2 印制电路板（PCB）设计 97

第3章 数字电路的VHDL描述方法 103

3.1 VHDL简介 103

3.1.1 VHDL的诞生 103

3.1.2 VHDL的特点 103

3.1.3 VHDL语言设计基本流程 104

3.1.4 软件开发工具 105

3.2 组合电路的VHDL描述 105

3.2.1 VHDL的基本模型结构 106

3.2.2 VHDL实例 110

3.2.3 VHDL的数据对象和数据类型 113

3.2.4 VHDL的运算操作符 117

3.2.5 VHDL的基本语句 119

3.3 时序逻辑电路的VHDL描述 126

3.3.1 时钟信号不同表述下D触发器的VHDL描述 126

3.3.2 进程（PROCESS）语句 128

3.3.3 VHDL实例介绍 132

3.3.4 有限状态机设计 141

3.4 层次化设计的VHDL描述 146

3.4.1 层次化设计方式 146

3.4.2 子程序结构 147

3.4.3 用于层次化描述的VHDL语言基础 152

3.4.4 层次化设计实例 154

第4章 数字电路实验常用电子仪器简介 158

4.1 概述 158

4.2 函数信号发生器 159

4.2.1 函数信号发生器的实现方法 159

4.2.2 函数信号发生器TFG1010的使用 160

4.2.3 函数信号发生器FG-506的使用 163

4.3 示波器 165

4.3.1 数字存储示波器的特点 165

4.3.2 数字存储示波器GDS-2062的介绍与使用 169

4.4 数字电路实验箱 173

4.4.1 数字电路实验箱简介 173

4.4.2 数字电路实验箱框图简介 173

第5章 数字电路基础实验 176

5.1 组合逻辑研究实验（一） 176

5.1.1 实验准备与要求 176

5.1.2 设计举例 180

5.1.3 实验内容 185

5.2 组合逻辑研究实验（二） 185

5.2.1 实验准备与要求 185

5.2.2 设计举例 188

5.2.3 实验内容 193

5.3 集成触发器实验 194

5.3.1 实验准备与要求 194

5.3.2 实验内容 198

5.4 计数器及其应用研究实验 199

5.4.1 实验准备与要求 199

5.4.2 设计举例 202

5.4.3 实验内容 207

5.5 移位寄存器及其应用实验 208

5.5.1 实验准备与要求 208

5.5.2 实验原理 209

5.5.3 实验内容 214

5.6 脉冲波形的产生与形成实验 214

5.6.1 实验准备与要求 214

5.6.2 实验原理 215

5.6.3 实验内容 218

5.7 发光二极管点阵显示器的应用实验 218

5.7.1 实验内容及要求 218

5.7.2 设计说明及思路提示 219

5.7.3 设计举例 220

5.8 时钟控制器的设计实验 223

5.8.1 实验内容及要求 223

5.8.2 设计说明及思路提示 223

5.9 十字路口交通灯自动控制器的设计实验 226

5.9.1 实验内容及要求 226

5.9.2 设计说明及思路提示 227

5.10 D/A及A/D转换器实验 227

5.10.1 实验要求 227

5.10.2 实验原理 228

5.10.3 实验内容与步骤 232

第6章 数字电路的FPGA设计实例 234

6.1 数字电路的FPGA设计方法 234

6.2 基于FPGA的DDS波形发生器的设计 236

6.2.1 DDS的基本原理 236

6.2.2 DDS的顶层设计 237

6.2.3 子模块设计 237

6.2.4 功能和时序仿真 245

6.3 VGA视频信号产生 249

6.3.1 设计原理 249

6.3.2 VGA同步信号产生 251

6.3.3 字符的视频显示设计 254

6.4 PS/2键盘接口的FPGA设计 259

6.4.1 PS/2接口连接器 259

6.4.2 键盘扫描编码 259

6.4.3 PS/2串行数据传输 261

6.4.4 用FPGA实现PS/2键盘接口通信的VHDL设计 263

6.4.5 设计应用 264

6.5 EDA综合设计题目 265

6.5.1 自动售货控制系统设计 265

6.5.2 PS/2键盘接口控制器设计 266

6.5.3 VGA图像显示控制模块 267

6.5.4 基于FPGA的电梯控制系统的设计 269

6.5.5 洗衣机洗涤控制系统的设计 270

6.5.6 基于FPGA的多路数据采集系统的设计 272

附录 数字集成电路外引线排列图 273

参考文献 280