Загрузил SVCHelik

lab 6 tsifrovaya

реклама
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
«ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)
Кафедра РС
ОТЧЕТ
по лабораторной работе №6
по дисциплине «Цифровая электроника»
Вариант 4
Студент гр. 2493
Возный И.А.
Преподаватель
Овчинников М.А.
Санкт-Петербург
2024
Лабораторная работа № 6
Задание на лабораторную работу №6
Вариант 4
1. Собрать схему четырехразрядного регистра сдвига. Для этого
воспользоваться кодом из приложения. Изучить схему, реализованную в RTLViewer. Построить временные диаграммы, иллюстрирующие работу
устройства. Период тактового сигнала задать 20 нс.
Изменить код программы (Регистр сдвига «неправильная версия»). Открыть
полученную схему в RTL-Viewer. Что изменилось в схеме, почему?
2. Собрать схему дешифратора
, тип 2 (дешифратор – схема
преобразования двоичного кода в унитарный). Для этого воспользоваться
кодом из приложения. Изучить схему, реализованную в RTL-Viewer.
Построить временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства.
Период тактового сигнала задать 40 нс.
Запрограммировать в отладочную плату. Тип ПЛИС – Altera Cyclone IV
EEP4CE22F17C6. Указать входные сигналы на sw5..sw6, выходные – на
LED7..LED4.
3. Собрать схему дешифратора двоичного кода в код семисегментного
индикатора. Для этого воспользоваться кодом из приложения.
Самостоятельно дописать коды символов с D по F.
Запрограммировать в отладочную плату. Указать входные сигналы на
sw5..sw8, выходные сегменты – на seg_a..seg_g, разряд индикатора выбрать
dig3.
4. К коду задания 3 добавить счетчик с управлением от кварцевого
резонатора (50 МГц). Из всех выходов 32-разрядного счетчика для
отображения информации взять q[28:25]. Запрограммировать в отладочную
плату. Какова частота смены состояний на индикаторе?
Ход работы
1. Опишем четырехразрядный регистр сдвига при помощи языка Verilog
Рис.1 — код четырехразрядный регистр сдвига в текстовом редакторе
2. С помощью инструмента RLT Viewer посмотрим, как интерпретирует
код Quartus II
Рис.2 — схема четырехразрядного регистра сдвига в RTL Viewer
3. Построим временную диаграмму с задержками. Входной сигнал clock
задаем в виде меандра с периодом 20 нс, шаг сетки при моделировании –
10нс. Длительность сигнала - 500 нс.
Рис.3 — временная диаграмма работы кода четырехразрядного регистра
сдвига с задержками
4. Опишем код четырехразрядного регистра сдвига(«неправильная
версия») при помощи языка Verilog.
Рис.4 — код синхронного двоично-десятичного четырехразрядного
счетчика в текстовом редакторе
5. Интерпретируем схему при помощи RTL Viewer
Рис.5 — схема синхронного двоично-десятичного четырехразрядного
счетчика в RTL Viewer
Что изменилось в схеме, почему?
В коде
«неправильной версии», после замены «<=» на «=» (то есть
жесткого присваивания на мягкое), схема оказывается упрощена, что мы и
наблюдаем в RTL-Viewer. Схема представляет собой 4 параллельно
включенных синхронных D-триггера. Все они управляются тактовым
сигналом, но сигнал ds одновременно поступает на входы всех четырех
триггеров и по тактовому сигналу на всех выходах будет один и тот же
результат.
6. Опишем схему дешифратора
, тип 2 при помощи языка Verilog
Рис.6 — код дешифратора
, тип 2 в текстовом редакторе
7. С помощью инструмента RLT Viewer посмотрим, как интерпретирует
код Quartus II
Рис.7 —схема дешифратора
, тип 2 в RTL Viewer
8. Построим временную диаграмму с задержками. Входной сигнал in[0]
задаем в виде меандра с периодом 40 нс in[1] – 80нс, шаг сетки при
моделировании – 10 нс. Длительность сигнала - 1000 нс.
Рис.8 — временная диаграмма работы кода дешифратора
задержкам
, тип 2 с
9. Опишем
дешифратор двоичного кода в код семисегментного
индикатора, cамостоятельно допишем коды символов с D по F.
Рис.9 — код дешифратора двоичного кода в код семисегментного
индикатора в текстовом редакторе
10. Интерпретируем схему при помощи RTL Viewer.
Рис.10 —схема дешифратора двоичного кода в код семисегментного
индикатора в окне RTL Viewer
11. К предыдущему коду добавим счетчик с управлением от кварцевого
резонатора (50 МГц). Из всех выходов 32-разрядного счетчика для
отображения информацию взять q[28:25].
Рис.11 — код дешифратора двоичного кода с счетчиком в текстовом
редакторе
12. Интерпретируем схему при помощи RTL Viewer.
Рис.11 — схема дешифратора двоичного кода с счетчиком в окне RTL Viewer
Какова частота смены состояний на индикаторе?
Чтобы определить частоту смены состояний на индикаторе, нужно узнать
входную частоту. Входная частота 50 МГц. Выходной регистр
представляет
собой 32-битное значение. Частота смены состояния составляет
fвх/2^(n+1)
согласно формуле делителя частоты. Так как 25, это наибольшая частота,
то n = 25. Получим 50*10^6/2^(25+1) = 0,74 Гц. Это значит, что каждый
цикл
смены состояния около 1/(0,74) = 1,351 секунд.
Вывод: Вывод: в ходе лабораторной работы была освоена работа с
регистрами сдвига и дешифраторами, включая четырехразрядный регистр
сдвига, дешифратор преобразования двоичного кода в унитарный,
дешифратор преобразования двоичного кода в код семисегментного
индикатора, дешифратор с добавлением счетчика. Был продемонстрирован
принцип работы каждого из устройств, разобрана «неправильная версия»
регистра сдвига и причины ее неправильной работы. С помощью формулы
делителя частоты определена частота смены состояний на индикаторе =
0,74 Гц.
Скачать