RS触发器的设计.docx
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RS触发器的设计
课程设计报告
课程名称数字逻辑课程设计
课题RS触发器的设计
专业计算机科学与技术
班级0902
学号200903010225
姓名田鹏
指导教师刘洞波邓作杰陈多
2011年01月09日
课程设计任务书
课程名称数字逻辑课程设计
课题RS触发器的设计
专业班级计算机科学与技术
学生姓名田鹏
学号200903010225
指导老师刘洞波邓作杰陈多
审批刘洞波
任务书下达日期:
2011年01月09日
任务完成日期:
2011年01月21日
一、设计内容与设计要求
1.设计内容:
本课程是一门专业实践课程,学生必修的课程。
其目的和作用是使学生能将已学过的数字电子系统设计、VHDL程序设计等知识综合运用于电子系统的设计中,掌握运用VHDL或者VerilogHDL设计电子系统的流程和方法,采用QuartusII等工具独立应该完成1个设计题目的设计、仿真与测试。
加强和培养学生对电子系统的设计能力,培养学生理论联系实际的设计思想,训练学生综合运用数字逻辑课程的理论知识的能力,训练学生应用QuartusII进行实际数字系统设计与验证工作的能力,同时训练学生进行芯片编程和硬件试验的能力。
题目一4线-16线译码器电路设计;
题目二16选1选择器电路设计;
题目三4位输入数据的一般数值比较器电路设计
题目四10线-4线优先编码器的设计
题目五8位全加器的设计
题目六RS触发器的设计;
题目七JK触发器的设计;
题目八D触发器的设计;
题目九十进制同步计数器的设计;
题目十T触发器的设计;
每位同学根据自己学号除以10所得的余数加一,选择相应题号的课题。
参考书目
1
EDA技术与VHDL程序开发基础教程
雷伏容,李俊,尹霞
清华大学出版社
978-7-302-22416-7
2010
TP312VH/36
2
VHDL电路设计技术
王道宪贺名臣刘伟
国防工业出版社
7-118-03352-9
2004
TN702/62
3
VHDL实用技术
潘松,王国栋
7-81065
7-81065-290-7
2000
TP312VH/1
4
VHDL语言100例详解
北京理工大学ASIC研究所
7-900625
7-900625-02-X
1999
TP312VH/3
5
VHDL编程与仿真
王毅平等
人民邮电出版社
7-115-08641-9
2000
73.9621/W38V
6
VHDL程序设计教程
邢建平曾繁泰
清华大学出版社
7-302-11652-0
2005
TP312VH/27/3
7
VHDL电路设计
雷伏容
清华大学出版社
7-302-14226-2
2006
TN702/185
2.设计要求:
●课程设计报告规范
课程设计报告应包含如下几个部分
1)功能描述
说明设计器件的功能,包括真值表(功能表),函数表达式,逻辑电路图
2)详细设计
按照VHDL语言开发流程写出整个开发过程,可以根据如下步骤适当导出程序,程序界面截图到课程设计报告对应模块。
3)调试分析以及设计体会
a.仿真或程序下载调试(附界面截图)。
b.设计过程中遇到的问题以及解决问题的方法。
c.课程设计过程经验教训、心得体会。
4)书写格式
见附带说明。
5)附录
a.参考书目
b.源程序清单(带注释)
●考核方式
指导老师负责验收程序的运行结果,并结合学生的工作态度、实际动手能力、创新精神和设计报告等进行综合考评,并按优秀、良好、中等、及格和不及格五个等级给出每位同学的课程设计成绩。
具体考核标准包含以下几个部分:
1)平时出勤(占10%)
2)系统需求分析、功能设计、数据结构设计及程序总体结构合理与否(占10%)
3)程序能否完整、准确地运行,个人能否独立、熟练地调试程序(占40%)
4)设计报告(占30%)
5)注意:
不得抄袭他人的报告(或给他人抄袭),一旦发现,成绩为零分。
6)独立完成情况(占10%)。
●课程设计验收要求
7)运行所设计的系统。
8)回答有关问题。
9)提交课程设计报告纸质稿。
10)提交源程序、设计报告文档电子稿。
11)依内容的创新程度,完善程序情况及对程序讲解情况打分。
二、进度安排
上机时间:
十九周周二8:
00-12:
00
十九周周三8:
00-12:
00
二十周周一14:
00-18:
00
附带说明:
课程设计报告装订顺序:
封面、任务书、目录、正文、评分、附件(程序清单)。
正文的格式:
一级标题用3号黑体,二级标题用四号宋体加粗,正文用小四号宋体;行距为22。
正文的内容:
一、课题的主要功能;二、详细设计;三、程序调试;四、总结;五、附件(所有程序的原代码,要求对程序写出必要的注释)。
正文总字数要求在5000字以上(不含程序原代码)。
1)功能描述~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~7
2)详细设计~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~8
3)调试分析以及设计体会~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~14
4)书写格式~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~19
5)附录~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~19
一、功能描述
1.RS触发器有两个稳定状态,Qn为触发器的原状态,Qn+1为触发器的次态,R为置0端,S为置1端.
2.基本RS触发器具有置位、复位和保持(记忆)的功能;
3.基本RS触发器的触发信号是低电平有效,属于电平触发方式;
4.基本RS触发器存在约束条件(R+S=1),由于两个与非门的延迟时间无法确定;当R=S=0时,将导致下一状态的不确定。
5.当输入信号发生变化时,输出即刻就会发生相应的变化,即抗干扰性能较差。
同步RS触发器(时钟脉冲控制的RS触发器)
1)、真值表
2)、函数表达式
3)、逻辑电路图
它由两个与非门的输入输出交叉连接而成,如下图:
二、详细设计
1、打开QuartusⅡ软件,建立一个新的工程:
1)单击菜单File\NewProjectWizard..
2)输入工程的路径、工程名以及顶层实体名。
3)单击Next>按钮,本实验没有包含已有文件,单击Next>按钮。
4)设置我们的器件信息。
5)单击Next>
2、建立VHDL文件:
1)单击File\New菜单项,选择弹出窗口中的VHDLFile项,单击OK按钮以建立打开空的VHDL文件。
2)在编辑窗口输入VHDL源文件并保存实体名,文件名必须和保存的顶层实体名必须一致。
3)编译工程单击Processing/StartCompliation开始编译,编译过程可能出现若干错误信息,参考提示原因改正程序直到完全正确能够进行编译为止。
3、建立矢量波形文件
1)单击File/New命令,在弹出的窗口中找到otherfile中的VactoeWaveformFile项打开矢量波形窗口。
2)双击窗口左边的空白区域,单击Edit/EndTime设置时钟频率,单击Edit/InsertNodeandBus对话框。
3)单击NodeFinder按钮,打开以下对话框,选择Filter下列表中的Pins:
all,并点击List按照以下列出的所有端口,通过>>按钮把这些端口加入到右面的窗口中,单击OK完成端口的添加
4)回到波形编辑窗口,对所有输入端口设置输入波形,具体可以通过左边的工具栏,
或通过对信号的单击鼠标哟见的弹出式菜单中完成操作,最后保存次波形文件。
4、进行功能仿真
1)单击Assignments\Settings..,在弹出对话框将Simiulationmode设置为Functional,即功能仿真。
指定仿真波形文件后单击OK完成设置。
2)单击Processing\GenetateFunctionalSimulationNetlist以获得功能仿真网络表。
3)单击Processing\StartSimulation进入仿真页面。
5、进入时序仿真
如果功能仿真无误,可以进入时序仿真,时序仿真是增加了相关延迟的仿真,是最接近实际情况的仿真。
1)单击Assignments\Settings,在弹出对话框中将Simulationmode设置为Timeing即时仿真。
指定仿真波形文件后单击OK完成设置。
2)单击Processing\StartSimulation进入到仿真界面。
6、器件的下载
指定器件引脚:
1)单击Assignments\AssingnmentsPlns为每一个引脚赋值。
2)赋值后,重新编绎,形成编程文件。
3)编程器件通过电缆与电脑相连,进行下载到芯片。
按照VHDL语言开发流程写出整个开发过程,可以根据如下步骤适当导出程序,程序界面截图到课程设计报告对应模块。
1新建工程,工程管理:
2.源文件输入--------VHDL程序或原理图的设计,Alter内嵌模块的调用(对CPLD而言,只有MAXII还有内嵌模块可以调用)
3.综合,编译------检查语法错误,连接错误,生成综合后网表:
4.功能仿真----综合后的功能仿真,简单的管脚分配,I/O特性约束,简单的时序约束。
三、调试分析以及设计体会
1)仿真
1.准备网表文件及测试向量文件
2.指定模拟终止时间:
3.引入欲观察的结点:
4.在结点查找器中寻找结点:
5.编辑输入激励波形信号:
6.执行模拟:
2)设计过程中遇到的问题以及解决问题的方法。
在设计过程中,出现的问题有:
1.对VHDL编程语言不熟及quartusII软件不熟,对编程下载到芯片感到陌生。
经过老师的指教,及同学的帮助,渐渐地能够运用起来了
2.那个源程序出了出现了三个错误及15个警告,从头来过后,发现是顶层文件名与编程名不同,
3)课程设计过程经验教训、心得体会。
数电课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.回顾起此次课程设计,至今我仍感慨颇多,的确,在短短的一个星期的日子里,可以说得是苦多于甜,但是可以学到很多很多的的东西,同时不仅可以巩固了以前所学过的知识,而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
通过这次数电课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题,可以说得是困难重重,这毕竟第一次做数电课程设计,难免会遇到过各种各样的问题,同时在设计的过程中发现了自己的不足之处,对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固。
这次数电课程设计终于顺利完成了,在设计中遇到了很多问题,最后在老师的辛勤指导下,终于游逆而解。
同时,在刘老师的身上我学得到很多实用的知识。
总体来说,这次实习我受益匪浅.在摸索该如何设计程序使之实现所需功能的过程中,特别有趣,培养了我的设计思维,增加了实际操作能力.在让我体会到了设计的艰辛的同时,更让我体会到成功的喜悦和快乐.这次数电课程设计,虽然短暂但是让我得到多方面的提高:
提高了我们的逻辑思维能力,使我们在逻辑电路的分析与设计上有了很大的进步。
加深了我们对组合逻辑电路与时序逻辑电路的认识,进一步增进了对一些常见逻辑器件的了解。
另外,我们还更加充分的认识到,数字电路这门课程在科学发展中的至关重要性;查阅参考书的独立思考的能力以及培养非常重要,我们在设计电路时,遇到很多不理解的东西,有的我们通过查阅参考书弄明白,有的通过网络查到;相互讨论共同研究也是很重要的。
四、书写格式
正文的格式:
一级标题用3号黑体,二级标题用四号宋体加粗,正文用小四号宋体;行距为22。
五、附件
参考书目
1
EDA技术与VHDL程序开发基础教程
雷伏容,李俊,尹霞
清华大学出版社
978-7-302-22416-7
2010
TP312VH/36
2
VHDL电路设计技术
王道宪贺名臣刘伟
国防工业出版社
7-118-03352-9
2004
TN702/62
3
VHDL实用技术
潘松,王国栋
7-81065
7-81065-290-7
2000
TP312VH/1
4
VHDL语言100例详解
北京理工大学ASIC研究所
7-900625
7-900625-02-X
1999
TP312VH/3
5
VHDL编程与仿真
王毅平等
人民邮电出版社
7-115-08641-9
2000
73.9621/W38V
6
VHDL程序设计教程
邢建平曾繁泰
清华大学出版社
7-302-11652-0
2005
TP312VH/27/3
7
VHDL电路设计
雷伏容
清华大学出版社
7-302-14226-2
2006
TN702/185
源程序清单:
LIBRARYIEEE;
USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITYRS_clkIS
PORT(S,R,res:
INstd_logic;
Q,NOT_Q:
outstd_logic);
ENDRS_clk;
ARCHITECTUREbehavOFRS_clkIS
signalsel1,sel2:
std_logic;
BEGIN
process(res,sel1,sel2)
begin
ifres='0'thensel1<='0';
sel2<='1';
elsif(S='1'andR='0')thensel1<='1';
sel2<='0';
elsif(S='0'andR='1')thensel1<='0';
sel2<='1';
elsif(S='0'andR='0')thensel1<=sel1;
sel2<=sel2;
endif;
Q<=sel1;
NOT_Q<=sel2;
endprocess;
ENDbehav;
计算机与通信学院课程设计评分表
课题名称:
项目
评价
设计方案的合理性与创造性
设计与调试结果
设计说明书的质量
答辩陈述与回答问题情况
课程设计周表现情况
综合成绩
教师签名:
日期: