Лабораторная работа №1 «Комбинационные устройства»

Задание:

1. Реализовать с помощью логических элементов библиотеки «..\prim» логическую функцию, заданную номером варианта.

Ввод входных сигналов реализовать через клавиатуру модуля расширения МС-10, вывод результатов осуществить на белый светодиод (порт A, вывод XB1) модуля расширения.

Продублировать значение входных и выходных сигналов на виртуальном приборе rd_bit_0.

2. Используя условия задания 1, реализовать ту же логическую функцию посредством мультиплексора. Вывод результата осуществить на красный светодиод (порт A, вывод XB3) модуля расширения

3. Откомпилировать проект и загрузить в ПЛИС.

4. Выполнить временное моделирование работы полученного устройства.

5. Оценить время задержки появления выходного сигнала.

6. Построить Таблицу истинности заданной функции.

Варианты заданий

Вариант	Логическая функция
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.

Указания к работе

Создание проекта

1) Ознакомьтесь со схемой модуля расширения MC-10 (рис. 3)

2) В пакете Quartus II создайте новый проект.

Лучше это сделать с помощью New Project Wizard (File|New Project Wizard).

Шаг 1: в поле «What is the working directory? » укажите путь к папке нового проекта. В поле «What is the name project? » укажите название проекта.

Шаг 2: с помощью кнопки «User Libraries..» добавьте путь к папке sym- модулей в список библиотек пользователя.

Шаг 3: выбрать семейство ПЛИС (Device family) Cyclone II, тип микросхемы EP2C8Q208C

3) Задайте параметры устройства.

В диалоге Device|Setting нажать кнопку «Device and Pin Options..»

На вкладке «Configurations» установить:

Configuration scheme -> Passive Serial (Can use configuration device);

На вкладке «Programming Files» установить:

Tabular Text File (*.ttf) -> включить;

На вкладке «Unused Pins» установить:

Reserve all unused pins-> As input tri-stated with weak pull-up resistor

Создание блок-схемы устройства

4) Создайте блок-схему устройства

С помощью меню File|New..| создайте файл Block Diagram/Schematic File. Далее сохраните этот файл, присвоив ему имя. Присоедините его к проекту Quartus II: Project|Set As Top-Level Entity.

5) Внесите в файл блок-схемы схему разработанного комбинационного устройства.

6) Подключите клавиатуру платы расширения МС-10 для ввода входных сигналов.

Для получения сигналов с клавиатуры установите входы для сигналов строк и выходы для сигналов столбцов (рис.4). Выполните привязку к выводам ПЛИС в соответствии со схемой подключения МС-10 (рис. 3).

Чтобы клавиатура вырабатывала высокий активный уровень сигналы строк нужно инвертировать.

Рисунок 4. Интерфейс клавиатуры МС-10

7) Подключите выходные сигналы к входам светодиодных индикаторов

Создайте выходы, назвав их WHITE_DIODE, RED_DIODE, GREEN_DIODE и BLUE_DIODE (рис.5).

Рисунок 5. Подключение к светодиодным индикаторам

При подключении светодиодов важно помнить, что они зажигаются низким уровнем выходного сигнала, поэтому в некоторых случаях для сохранения смысла индикации целесообразно подключать светодиоды через инвертор.

8) Внесите в схему блоки для связи с виртуальными приборами

Установите символ start_net из библиотеки пользователя./SYM и приведите к нему два входа, как показано на рис. 6. Данный узел необходим для обмена данными с прикладным программным обеспечением.

Рисунок 6. Фрагмент схемы устройства

К символу «start_net» подсоедините, как показано на рис. 3, символ «rd_bit_0» из библиотеки пользователя./SYM. К входам S3..S0 подсоедините входы разработанной комбинационной схемы, к выводам S7, S6 – сигнал результата.

Созданную блок-схему проекта можно экспортировать в графический файл для последующего документирования File|Export..

Привязка выводов ПЛИС

9) Выполните привязку входов/выходов проекта к выводам микросхемы

В меню Assigned | Pins поставьте в соответствие ножкам микросхемы название входов/выходов (в соответствии с таблицей):

Группа	вход/выход	Тип	Ножка микросхемы
Шина управления	ExtCntr[2]	Input	PIN_24
ExtCntr[1]	Input	PIN_27
ExtCntr[0]	Input	PIN_30
Обмен данными с ПЭВМ	ExtData[7]	Bidir	PIN_31
ExtData[6]	Bidir	PIN_33
ExtData[5]	Bidir	PIN_34
ExtData[4]	Bidir	PIN_35
ExtData[3]	Bidir	PIN_37
ExtData[2]	Bidir	PIN_39
ExtData[1]	Bidir	PIN_40
ExtData[0]	Bidir	PIN_41
Светодиодные индикаторы	RED_DIODE	Output	PIN_46
WHITE_DIODE	Output	PIN_44
GREEN_DIODE	Output	PIN_48
BLUE_DIODE	Output	PIN_57
Столбцы клавиатуры	COL_0	Input	PIN_43
COL_1	Input	PIN_45
COL_2	Input	PIN_47
COL_3	Input	PIN_56
COL_4	Input	PIN_58
Строки клавиатуры	ROW_0	Output	PIN_69
ROW_1	Output	PIN_72
ROW_2	Output	PIN_75
ROW_3	Output	PIN_77

 

Рисунок 7. Виртуальный прибор wr_bit_0

Тестирование проекта

10) Откомпилируйте проект

Если проект не содержит синтаксических ошибок, то в папке проекта должен появиться одноименный файл с расширением *.ttf. Если такое не произошло, значит надо еще раз проверить п. 2 или наличие ошибок компилятора. Исправив, следует попытаться откомпилировать заново.

11)

Рисунок 8. Создание файла временного моделирования

Откройте программу Win_PLD и загрузите скомпилированный проект

В меню программы Win_PLD ПЛИС|Загрузить.. выбрать скомпилированный ttf файл.

С помощью виртуального прибора wr_bit_0 (меню Приборы | Модули ПЛИС | Запись бит | wr_bit_0) установите комбинацию входных сигналов (рис. 7). Проверьте работу устройства.

Временное моделирование

12) Создайте файл для временного моделирования

В пакете Qurtus II выберете в меню File|New.. Vector Waveform File (*.vwf) (рис. 8). Сохраните созданный файл.

Добавьте в VWF файл входные и выходные переменные для моделирования.

Рисунок 9. Выбор переменных проекта для моделирования

В созданном VWF файле через контекстное меню выбрать Insert | Insert Node or Bus… Далее в диалоге нажать Node Finder. В диалоге «Node Finder» Выбрать в фильтре Pins: input или Pins: output, кнопкой List добавить выбранную группу выводов в левый список. Из левого списка необходимо выбрать интересующие выводы и добавить в правый список диалога.(рис. 9).

 

13) Запустите симулятор и проведите моделирование временных характеристик устройства.

Выбрать в меню Processing | Compilation and Simulation. В случае, если все выполнено верно, получим отчет симулятора с временными диаграммами (рис. 10).

Рисунок 10. Редактор временных диаграмм с результатами моделирования

Оформление отчета

14) В соответствие с требованиями к отчету по лабораторной работе оформите пояснительную записку. Большинство документов можно распечатать или экспортировать из пакета Quartus II.

 

Контрольные вопросы:

1. Назовите способы построения комбинационных цифровых устройств, реализующих логические функции.

2. Назовите методы оптимизации логических выражений комбинационных цифровых автоматов.

3. Перечислите компоненты проекта Quartus II и структуру комплекса УНИЛ. Укажите последовательность внутрисистемного программирования ПЛИС Cyclone II.

4. Расскажите о механизме взаимодействия ПЛИС УНИЛ с виртуальными приборами ПЭВМ.

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Linux - это операционная система, в основе которой лежит лежит ядро, разработанное Линусом Торвальдсом (Linus Torvalds).
2. Адамс Б. Эффективное управление персоналом: Сделайте так, чтобы ваши служащие работали с максимальной отдачей, - М: АСТ Астрель, 2008. – 367 с.
3. Административная итоговая контрольная работа по окружающему миру за 1 класс
4. Артикулирование звуков, работа над дикцией
5. Архитектурно-строительные чертежи, разработанные с применением автоматизированных программ.
6. Бессознательное в работах Лакана
7. Бида А.И. Итоговая контрольная работа.
8. Бульдозеры (лабораторная работа №7)
9. В каком году вышла в свет работа Н.А.Назарбаева « В сердце Евразии»
10. В процессе измерения не следует прикасаться к соединительным проводам, клеммам и элементам испытуемой цепи для исключения протекания тока через тело работающего с прибором.
11. В России заработало первое искусственное сердце.
12. Важное замечание: это работает и на более коротких временных периодах