423403367_3_EDA大作业2 显示与输入2011.pdfVIP

EDA 大作业二 扫描显示和扫描输入 一、目的 1. 学习使用硬件描述语言设计电路。 2. 提高调试简单数字系统的能力。 二、任务1 设计一个数码管的动态扫描显示电路，在4位动态扫描数码管上显示作业一中的十进制 数计算结果。 具体内容及步骤： 1. 编写testbench 文件用modelsim 对作业一中的4 位加法器做功能仿真和时序仿真。 2. 用硬件语言设计一个分频器，建议将系统时钟50MHz 分频至250Hz 左右。 3. 利用学习机上的2-4 译码器，在4 位动态扫描数码管上显示作业一中的十进制数计 算结果。 4. 编写testbench 文件用modelsim 对分频器做功能仿真和时序仿真。 三、任务2 使用状态机电路设计一个4 ×4矩阵键盘信号检测电路，且识别出的按键数字能显示在4 位动态扫描数码管上。 具体内容及步骤： 1. 编写testbench 文件用modelsim 做功能仿真和时序仿真。 2. 将输入按键的二进制编码显示在发光二极管上。 3. 设计译码电路，将学习机4 ×4 矩阵键盘上标注的数字显示在4 位动态扫描数码管 上。 A、B、C、D 用十六进制数表示，*和#号对应十六进制的E 和F。 四、验收步骤 整个project下载实现全部功能后，才能开始验收。请同学们首先按以下步骤自查，做的 过程中可以答疑，但每人只有一次验收机会。 1. 分频器仿真 2. 状态机电路仿真 3. 数码管显示电路的仿真 4. 数码管显示电路下载及功能演示 5. 矩阵键盘检测电路的仿真 6. 矩阵键盘检测电路下载及功能演示 附录1：Quartus II 调用modelsim 仿真流程 Quartus II 9.0 自带的仿真工具采用画波形图的方法，虽然直观和易于入门，但无法描绘 复杂的激励；难于定位准确的时间标记；仿真时间长；只适合测试小工程文件。在Quartus II 10.0 以后的版本中已经没有画波形图的仿真工具，取而代之的是第三方仿真工具modelsim。 modelsim 使用测试文件 （testbench ）描述激励源，可以产生各种激励源，模拟各种现 实情况，而且仿真速度远高于画波形图法。但modelsim 使用较为复杂和繁琐，本节介绍一 种简化的使用方法。 1.1 testbench 文件 测试文件（testbench ）是一个软件测试平台，用以仿真、测试硬件电路功能。其源代码 可以用verilog 或者VHDL 编写。 下面用2 选1 数据选择器的测试文件为例，介绍testbench 写法规则。 图1.1 给出了用VHDL 写的2 选1 数据选择器模块和它的测试文件。测试文件写法规则 如下： 1. 无对外接口。因为仿真文件没有器件连接要求，所以文件中只写实体名，不需要定 义端口，如图1.1b 第4 、第5 行所示。 2. 申明要测试的器件。在结构体中使用原件例化语句（component ）申明要测试的器 件，注意端口名称要与被测试文件的一致，如图1.1b 第13 ~ 18 行所示。 3. 编写测试向量。在写进程语句（process ）之前需要描述例化元件和结构体中信号 线（signal ）的连接关系，并给例化元件起标识名，本例中标识名是mux_instance 。如图 1.1b 第21 ~ 26 行所示。 图1.1a 2 选 1 数据选择器 图1.1b 2 选 1 数据选择器测试代码 testbench 文件仅在modelsim 中使用，不需要加入QuartusII 的工程文件中。但从Quartus II 中调用modelsim 时需要做相应的设置，指明testbench 文件路径和被测试文件等，下节将 逐一介绍。 1.2 Quartus II 调用modelsim 的设置项 1. 查看modelsim 路径。第一次使用modelsim 时要先检查路径是否正确。点击菜单栏 中的Tools 按钮，选择Options...项，如图1.2a 所示，弹出Options 窗口；在窗口内选中General 栏中的EDA Tool Options 项后，在EDA Tool Options