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| 編輯推薦： |
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本书根据笔者的教学经验编写而成，实验需要分层次设计，学生才能循序渐进地掌握。本书内容由易到难，由浅入深，特别是在综合设计实验和项目实践部分精选部分具有较强工程背景的实践项目。为部分综合设计性实验提供设计思路和原理图，以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。
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| 內容簡介： |
本书为“十四五”普通高等教育系列教材。
本书共分7章，主要内容包括概述、VHDL语言基础、Quartus II设计基础、FPGA平台原理图方式数字逻辑实验、VHDL数字系统设计基础实验、VHDL数字系统设计综合实验、数字系统设计项目实践案例等。内容由易到难，由浅入深，特别是在综合设计实验和项目实践部分精选部分具有较强工程背景的实践项目。为部分综合设计性实验提供设计思路和原理图，以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。
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| 關於作者： |
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杨建华，副教授，电工电子国家级实验教学示范中心副主任，硕士研究生导师。中国计算机学会会员，研究方向领域：智能检测技术，嵌入式系统，机器视觉。多年来一直讲授数字电子技术及实验，EDA技术等本科生课程，全国大学生电子设计竞赛西安工业大学负责人，指导多项学科竞赛获得国家级和省级一等奖成果。获得全国电工电子实验教学案例教学竞赛国家级二等奖和西部赛区二等奖各1项。在中国电力出版社主编和副主编教材各一部。主持陕西省高等教育学会等教学研究项目多项。参与教j育y部新工科项目1项。
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| 目錄：
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前言
第1章 概述 1
1.1 EDA技术概述 1
1.2 FPGA/CPLD概述 1
1.3 硬件描述语言简介 3
1.4 Modelsim概述 4
1.5 SignalTapⅡ软件工具概述 13
1.6 数字系统设计开发流程简介 15
第2章 VHDL语言基础 17
2.1 VHDL基本结构 17
2.2 VHDL语言要素 22
2.3 VHDL基本语句 31
2.4 子程序 40
2.5 状态机的VHDL设计 43
第3章 Quartus Ⅱ设计基础 51
3.1 开发软件QuartusⅡ简介 51
3.2 Quartus Ⅱ 13.0安装步骤 54
3.3 Quartus Ⅱ 13.0 开发环境介绍 56
3.4 Quartus Ⅱ 13.0 工程设计入门 61
第4章 FPGA平台原理图方式数字逻辑实验 90
4.1 实验1 基本逻辑门电路测试与设计 90
4.2 实验2 常用中小规模组合逻辑集成电路模块测试与设计 95
4.3 实验3 常用中小规模时序逻辑集成电路模块测试与设计 102
4.4 实验4 硬件优先排队电路设计 104
4.5 实验5 序列信号发生器设计 106
4.6 实验6 巡回检测报警电路设计 110
4.7 实验7 四路数字抢答器设计 112
4.8 实验8 时钟控制器设计 117
4.9 实验9 双向八位彩灯控制电路设计 119
第5章 VHDL数字系统设计基础实验 121
5.1 实验1 VHDL基本组合逻辑电路设计 121
5.2 实验2 VHDL基本时序逻辑电路设计 128
5.3 实验3 FPGA存储器设计 132
5.4 实验4 数字锁相环PLL应用 138
5.5 实验5 流水灯电路设计 141
5.6 实验6 VHDL数码管译码显示电路设计 144
5.7 实验7 VHDL多位十进制计数显示电路设计 149
5.8 实验8 分频器设计 153
5.9 实验9 16×16点阵汉字显示实验 156
5.10 实验10 按键去抖动电路的设计 158
5.11 实验11 4×4键盘扫描电路的设计 161
5.12 实验12 基于状态机的序列检测器设计 164
第6章 VHDL数字系统设计综合实验 169
6.1 实验1 可控脉冲发生器设计 169
6.2 实验2 正负脉宽数控信号发生器设计 170
6.3 实验3 正弦信号发生器设计 171
6.4 实验4 A/D采样控制电路设计 175
6.5 实验5 直接数字合成器（DDS）实现正弦波形发生器设计 178
6.6 实验6 八位十六进制频率计设计 179
6.7 实验7 交通灯控制器设计 183
6.8 实验8 数字钟设计 186
6.9 实验9 汽车尾灯控制器的设计 189
6.10 实验10 VHDL多路彩灯控制器设计 191
6.11 实验11 循环冗余校验（CRC）模块设计 192
6.12 实验12 乐曲硬件演奏电路设计 196
6.13 实验13 移位相加8位硬件乘法器设计 199
6.14 实验14 采用流水线技术设计高速数字相关器 202
6.15 实验15 线性反馈移位寄存器设计 203
6.16 实验16 FPGA直流电机PWM控制实验 204
6.17 实验17 VHDL四路数字抢答器电路设计 205
6.18 实验18 简易计算器设计 207
6.19 实验19 脉冲信号数字滤波器的设计 208
第7章 数字系统设计项目实践案例 211
7.1 案例1 数字电压表设计 211
7.2 案例2 六层电梯控制器设计 214
7.3 案例3 出租车计费器设计 215
7.4 案例4 自动售货机设计 219
7.5 案例5 VGA彩条信号显示控制器设计 221
7.6 案例6 基于ROM的VGA图像显示控制器设计 225
7.7 案例7 基于FPGA的LCD字符显示设计 227
7.8 案例8 基于FPGA的多路串口数据采集与传输系统设计 233
7.9 案例9 基于FPGA的CMOS图像采集与VGA显示逻辑电路设计 238
7.10 案例10 FPGA图像预处理逻辑电路设计 248
7.11 实验11 基于FPGA的FFT IP核频谱分析实验 250
7.12 案例12 FIR数字滤波器设计 255
附录 259
附录A DE0_CV FPGA实验平台 259
附录B GW48 EDA/SOPC实验平台 265
附录C 部分实验参考程序 277
参考文献 294
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| 內容試閱：
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随着电子技术和信息技术的不断发展，数字电路在电子产品和系统中应用占比越来越大。在数字电路设计中，大规模可编程逻辑器件得到越来越广泛的应用，特别是在通信高速接口、信息处理与计算等高速数据处理领域，其硬件并行执行的特点具有无法替代的优势。在人工智能、大数据处理等领域越来越多的设计者采用FPGA进行硬件电路设计以提高运行速度和实时性。本书主要介绍了原理图数字逻辑实验，硬件描述语言数字系统，设计实验与实践案例，也简要介绍了相关软硬件工具和设计流程。目前很多学校数字电路教学还是以传统TTL或者CMOS中小规模集成电路芯片为主要研究对象，基于FPGA的大规模集成电路应用教学相对较少。面对新工科高等工科教育人才培养目标主要特征，非常有必要加强基于FPGA的现代数字电子技术的理论和实践教学，以培养学生的工程科技创新能力和解决复杂工程问题的能力。目前市面上的数字逻辑与系统相关实验实践类教材，有的侧重基础，以验证性实验内容为主；有的虽然有综合设计内容，但是没有兼顾数字逻辑基础和工程项目实践案例，具有一定的局限性。编写本教材的目的是满足基于FPGA的数字逻辑基础设计、较复杂数字系统设计以及完整项目案例设计实验与实践教学需求，培养学生的基础实践能力、工程和科技创新能力以及解决复杂工程问题的能力。全书共七章，主要内容如下：第?1?章 概述。本章概述了数字逻辑与系统设计实验所涉及的主要技术与工具，包括?EDA技术概述；硬件描述语言；FPGA和CPLD以及其主要厂商和开发工具；Modelsim仿真软件，通过实例展示其使用方法；数字系统设计的主要流程等。第2章 VHDL语言基础。介绍了VHDL的程序基本结构、语言要素、基本语句和状态机等内容。第3章 Quartus?Ⅱ设计基础。介绍了QUARTUS II 13.0的特点、设计流程、安装步骤、开发环境以及设计方法入门。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方式。第4章 FPGA平台原理图方式数字逻辑实验。设计了9个基于原理图方式的数字逻辑电路实验项目。第5章 VHDL数字系统设计基础实验。设计了12个基于VHDL的数字系统基础实验项目。第6章 VHDL数字系统设计综合实验。设计了19个基于VHDL的数字系统综合实验项目。第7章 数字系统设计项目实践案例。设计了既接近工程实际又在复杂度、工作量上适当裁减，适合实验教学的项目实践案例。包括常规较复杂数字逻辑控制工程案例、数字信号处理案例和图像采集、传输与预处理案例。附录A DE0_CV FPGA实验平台。 附录B GW48 EDA/SOPC实验平台。附录C 部分实验参考程序。本书由西安工业大学和西安工商学院教师编写，杨建华担任主编，冯蓉担任副主编，马超、于小宁参与编写。冯蓉、马超、于小宁参加了本书的编写、编辑、图形绘制、软件调试工作，本书的编写过程中，参阅和引用了许多专家和学者的文献、资料和相关书籍、Alteva官网资料、康芯公司和正点原子的培训资料，无法一一尽述，在此向他们表示衷心的感谢。本书的编写得到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，同时也得到中国电力出版社的大力支持，在此一并表示感谢。为了方便教学，本书配有相关实验案例的源代码资料，任课教师可以扫描书中二维码或发邮件至35385699@qq.com索取。由于编者水平有限，编写时间仓促，书中不妥和错误之处，恳请广大读者指正，便于本书的修订和完善。
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