RS触发器的设计说明书.docx
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RS触发器的设计说明书
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************
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************
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：
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