《“十三五”普通高等教育规划教材 数字系统设计实验指导教程》为“十三五”普通高等教育规划教材。
是数字系统设计课程配合的实验课教材。主要内容包括：概述、Quartus II 9.0开发软件简介、Quartus II 9.0工程设计入门、数字系统设计基础实验、数字系统设计提高实验、数字系统设计综合设计实验、数字系统设计课程设计实验、GW48 EDA/SOPC实验开发系统概要说明。附录包含实验常见问题及解答和部分实验参考代码。

适读人群 ：本书可以作为本科、高职高专类高等院校的电子工程、通信工程等相关专业的EDA实验指导教材，也可以作为从事电子产品开发等领域的工程技术人员的参考书。

国家J电工电子实验教学示范中心。　　学生通过“数字系统设计实验”可以达到下列目标：进一步熟悉数字系统设计的基本理论，培养其利用软件开发硬件的基本技能，提高其分析问题和解决问题的能力以及工程实践能力；熟练掌握QuartusⅡ软件的设计应用方法、测试方法和综合优化技术；掌握常用的FPGA和CPLD器件的设计方法。

　　“数字系统设计”为一门电类专业基础课，与许多后续专业课有紧密的联系，通过该课程的学习将为后续课程学习打下良好的基础。随着大规模可编程逻辑器件FPGA/CPLD和EDA技术的快速发展以及广泛应用，对“数字系统设计”课程的教学也提出了更高的要求。同时，“数字系统设计”又是一门实践性很强的课程，实验环节有着重要和不可替代的作用，全国很多高等院校都设置了基于FPGA或者CPLD的数字系统设计实验课程。学生通过“数字系统设计实验”可以达到下列目标：进一步熟悉数字系统设计的基本理论，培养其利用软件开发硬件的基本技能，提高其分析问题和解决问题的能力以及工程实践能力；熟练掌握QuartusⅡ软件的设计应用方法、测试方法和综合优化技术；掌握常用的FPGA和CPLD器件的设计方法。
　　针对电子信息类培养模式的新需求和教学改革发展的要求，为了方便老师的实验教学，也便于同学们高质量完成实验课程，帮助同学们进一步巩固理论书本知识，提高分析问题和解决实际问题的能力，结合理论教材和实验仪器设备，编写了本书。
　　本书共8章：
　　第1章 概述。介绍了EDA技术，硬件描述语言，FPGA和CPLD以及其主要厂商和开发工具；简要介绍了ModelSim仿真软件以及通过例子展示了其使用方法，数字系统设计的主要流程等。
　　第2章 QuartusⅡ9.0开发软件简介。介绍了QuartusⅡ9.0的优点、设计流程、支持工具、安装步骤以及详细的开发平台介绍。
　　第3章 QuartusⅡ9.0工程设计入门。通过具体实验案例介绍了基于原理图、VHDL、状态机、LPM、混合模式等几种常见的设计输入方式。
　　第4章 数字系统设计基础实验。设计了11个基础实验案例。
　　第5章 数字系统设计提高实验。在基础实验的基础上，设计了9个提高型实验。
　　第6章 数字系统设计综合设计实验。综合前面的基础实验和提高型实验，设计了17个具有一定工程背景的综合设计型实验。对部分有一定设计难度的实验提供了实验源代码及波形仿真图。
　　第7章 数字系统设计课程设计实验。设计了9个具有较强工程背景的较复杂数字系统实验题目。要求学生能够根据要求分析题目，做出设计方案，进行系统设计和调试。培养学生独立思考问题的能力，充分调动学生的创造性思维。对部分有一定设计难度的实验提供了实验源代码及波形仿真图。
　　第8章 GW48 EDA/SOPC 实验开发系统概要说明。详细介绍了GW48 EDA/SOPC 实验开发系统。
　　附录A为实验常见问题及解答，总结了学生实验中经常遇到的软件和硬件相关问题及其解决办法；附录B给出了部分实验参考程序。
　　本书的编写得到了西安工业大学国家级电工电子实验教学示范中心的大力支持，在此表示衷心的感谢。本书得到西安工业大学校级重点教学改革项目“依托国家级实验教学示范中心，构建电子综合设计开放实验平台的探索与实践”（17JGZ04）的支持。
　　限于编者水平，书中不妥之处，恳请广大读者指正。
　　

杨建华，男，西安工业大学教师。主要从事数字系统设计实验、电子技术实验、EDA实验的教学工作及电子、控制类科研工作，具有一定的理论与实践经验。公开发表教研和科研论文10余篇，其中被EI收录3篇。参编国家ji教材一部，主编校级规划讲义数字系统设计实验指导一部。主持校级教研项目一项（已结题）。作为主要参与者参与国家ji电工电子实验教学示范中心申报。负责国家ji实验教学示范中心的实验室建设。作为主要参与者参与了省级数字电子技术精品资源共享课的申报和建设。主持陕西省教育厅项目一项，西安工业大学校级校长基金项目一项。参与国家自然基金项目一项，参与横向和纵向科研项目若干项。

前言

第1章 概述 1
　　1.1 EDA技术概述 1
　　1.2 硬件描述语言简介 1
　　1.3 FPGA/CPLD概述 2
　　1.4 ModelSim概述 4
　　1.5 数字系统概述 14
　　1.6 数字系统设计实验说明 15
第2章 QuartusⅡ9.0开发软件简介 17
　　2.1 QuartusⅡ9.0简介 17
　　2.2 QuartusⅡ9.0安装步骤 19
　　2.3 QuartusⅡ9.0开发环境介绍 25
第3章 QuartusⅡ9.0工程设计入门 31
　　3.1 基于原理图的工程设计 31
　　3.2 基于VHDL语言的文本工程设计 50
　　3.3 基于状态机的工程设计 52
　　3.4 基于LPM的工程设计 57
　　3.5 基于混合模式的工程设计 62
第4章 数字系统设计基础实验 65
　　实验1 3-8译码器设计 65
　　实验2 两位全加器设计 67
　　实验3 基于VHDL的多路数据选择器设计 70
　　实验4 编码器设计 73
　　实验5 键盘、LED发光实验 74
　　实验6 4位数值比较器设计 76
　　实验7 应用Quartus II完成基本时序电路的设计 78
　　实验8 移位寄存器设计 80
　　实验9 按键去抖动电路设计 84
　　实验10 8×8点阵汉字显示实验 88
　　实验11 简单状态机设计 89
第5章 数字系统设计提高实验 91
　　实验1 静态数码管显示译码电路设计 91
　　实验2 8位数码扫描显示电路设计 94
　　实验3 基于VHDL的流水灯电路设计 97
　　实验4 偶数分频器设计 98
　　实验5 含异步清零和同步时钟使能的十进制加法计数器设计 100
　　实验6 数控分频器设计 102
　　实验7 基于状态机的序列检测器设计 104
　　实验8 4×4键盘扫描电路设计 105
　　实验9 存储器ROM和RAM设计 108
第6章 数字系统设计综合设计实验 112
　　实验1 A/D采样控制电路设计 112
　　实验2 数据采集电路和简易存储示波器设计 115
　　实验3 比较器和D/A器件实现A/D转换功能的电路设计 117
　　实验4 8位16进制频率计设计 118
　　实验5 交通灯控制器设计 122
　　实验6 汽车尾灯控制器设计 125
　　实验7 正弦信号发生器设计 127
　　实验8 循环冗余校验（CRC）模块设计 130
　　实验9 FPGA步进电机细分驱动控制设计 132
　　实验10 FPGA直流电机PWM控制实验 133
　　实验11 高速公路电动栏杆机测速系统设计 135
　　实验12 乐曲硬件演奏电路设计 136
　　实验13 VGA彩条信号显示控制器设计 141
　　实验14 VGA图像显示控制器设计 145
　　实验15 移位相加硬件乘法器设计 147
　　实验16 脉冲信号数字滤波器设计 152
　　实验17 数字锁相环PLL应用实验 154
第7章 数字系统设计课程设计实验 159
　　实验1 数字钟的仿真与设计 159
　　实验2 自动售货机的仿真与设计 160
　　实验3 出租车计费器的仿真与设计 162
　　实验4 电梯控制器的仿真与设计 164
　　实验5 LCD字符显示的仿真与设计 165
　　实验6 FPGA串行通用异步收发器设计 169
　　实验7 简易计算器设计 172
　　实验8 基于FPGA的四路抢答器电路设计 173
　　实验9 基于FPGA的数字电压表设计 174
第8章 GW48 EDA/SOPC实验开发系统概要说明 177
　　8.1 GW48教学实验系统原理与使用介绍 177
　　8.2 实验电路结构图 182
　　8.3 超高速A/D、D/A板GW_ADDA说明 192
　　8.4 步进电机和直流电机使用说明 193
　　8.5 SOPC适配板使用说明 193
　　8.6 GWDVPB电子设计竞赛应用板使用说明 194
　　8.7 GW48CK/PK2/PK3/PK4系统万能接插口与结构图信号/与芯片引脚对照表 197
　　
附录A 实验常见问题及解答 200
附录B 部分实验参考程序 203

参考文献 237