串行口数据传输系统设计与FPGA仿真实验详解

本实验文档主要探讨了串行口数据传输的仿真与硬件实现，旨在让学生运用所学的数字逻辑电路和串行口通信知识，设计并实现一个简单但功能完整的串行数据传输系统。实验涉及的硬件设备包括双踪示波器、直流稳压电源、频率计、数字万用表和面包板等基本工具。 实验的核心内容围绕着发送端和接收端的设计展开。发送端负责同步字符、结束字符、时钟电路和信息码发生器的构建，确保数据按照特定序列准确发送。时钟电路通过1MHz的晶振信号进行分频，使用5个74LS163芯片将时钟频率降低到约2Hz，以满足稳定的显示需求。序列信号发生器则设计为15位循环码，利用4个D触发器构成，并通过数据选择器实现自启动。 接收端则包括串/并转换电路、字符检测电路、控制电路、锁存接收和显示电路。串并转换电路将接收到的串行数据转化为并行形式，以便于后续处理。字符检测电路根据设计的不同，可能采用并行或串行方式检测数据。控制电路接收时钟和检测信号，根据需要发出控制信号。锁存电路用于存储并保持接收到的并行数据，最后，显示电路将这些数据转换为可视形式。 整个设计过程中，不仅需要理论知识的应用，还涉及到实际电路的设计和调试，如编写状态表和卡诺图，以及利用FPGA进行仿真验证。通过这个实验，学生可以深入理解串行口数据传输的工作原理，提升数字电路设计和实际操作能力，为今后在数字系统设计领域打下坚实的基础。