"《数字逻辑与VHDL语言》实验与课程设计指导书是一本针对计算机科学与技术专业(嵌入式方向)学生的实践指导教材,由刘勤编著,南京工程学院2013年出版。该书包含了多个VHDL语言实验和课程设计项目,旨在帮助学生掌握数字逻辑设计和VHDL编程技能。书中详细列出了各个实验的目的、内容和要求,以及课程设计的目的、选题和评价标准。此外,还提供了接口和引脚对照表,以及Quartus II软件设计流程的指南。"
在《数字逻辑与VHDL语言》实验部分,涵盖了从基础的门电路设计到复杂的数字系统构建,包括:
1. EDA软件的使用及门电路设计:学生将学习如何使用Quartus II软件,了解其菜单命令功能,并通过设计、仿真和硬件测试掌握门电路的运作。
2. 译码器与编码器设计:实验旨在让学生理解这些基本的数字逻辑部件,如二进制译码器和编码器,通过VHDL实现它们的功能。
3. 数据选择器与数据比较器:这部分实验涉及对数据进行选择和比较的电路设计,学生将学习如何编写VHDL代码来实现这些功能。
4. 加法器与减法器设计:涵盖不同类型的加法器(如半加器、全加器)和减法器的实现,这在数字计算中至关重要。
5. 奇偶校验电路设计:通过VHDL设计奇偶校验电路,确保数据传输的正确性。
6. 锁存器与触发器设计:锁存器和触发器是数字系统的基础,实验要求学生理解它们的工作原理并能用VHDL描述。
7. 数码寄存器与移位寄存器设计:涉及存储和处理数字序列的设备,学生会学习如何创建和操作这些寄存器。
8. 计数器与分频器设计:这部分实验涉及计数和频率分频的实现,是定时和计时系统的关键组成部分。
9. 有限状态机设计:通过设计有限状态机,学生将学习如何描述和实现复杂的行为逻辑。
10. 存储器ROM与RAM设计:涉及随机访问存储器和只读存储器的创建,这是现代数字系统中数据存储的关键。
在课程设计部分,提供了多种实际应用项目,例如:
- 数字钟系统设计:要求学生设计一个可以显示时间的数字系统。
- 出租车计费器:设计一个根据行驶距离和时间计算费用的系统。
- 抢答计时器:模拟智力竞赛中的抢答计时功能。
- 交通信号灯控制器:实现城市交通信号的自动化控制。
每个课题都包含了明确的目的、选题要求、任务和进程安排,以及考核方法和参考资料,以确保学生能够全面掌握数字逻辑设计和VHDL编程的实际应用。
附录部分提供了常用的数字集成电路型号、引脚排列图、接口对照表以及Quartus II软件的具体设计流程,为学生进行实验和设计提供了详细的参考材料。此外,还有关于实验报告的要求,以培养学生的规范性和专业性。
通过这份指导书,学生不仅能够掌握数字逻辑的基本原理,还能在实践中提升VHDL编程能力,为将来从事嵌入式系统开发或其他数字系统设计打下坚实的基础。