FPGA应用实验设计（一）

北辰-尘

已于 2022-07-25 10:51:42 修改

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文章标签： fpga开发

于 2022-07-23 11:15:09 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/J_UN_CHEN_/article/details/125944758

本文介绍了四个FPGA实验，包括四舍五入判别电路，开关控制逻辑，四选一数据选择器和3线-8线译码器的设计。通过Quartus和VHDL实现，详细描述了每个电路的工作原理和VHDL代码，展示了FPGA在组合逻辑设计中的应用。

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一、实验目的

1、熟悉Quartus的使用。
2、掌握用VHDL语言和FPGA进行组合逻辑电路的设计方法。

二、实验要求

1、用VHDL设计一个四舍五入判别电路，其输入为8421BCD码，要求当输入大于或等于5时，判别电路输出为1；反之为0。
2、用VHDL设计3个开关控制一盏灯的逻辑电路，要求当开关都断开时，灯灭；任一开关闭合或断开，灯的状态变换一次。
3、用VHDL设计一个4选1数据选择器，信号A、B、D3、D2、D1、Do、Y、S。要求S=“0”时，根据A、B的状态mi选择输出端Y=Di。
4、用VHDL设计一个3线-8线译码器，信号A、B、C、Y7、Y6、Y5、Y4、Y3、Y2、Y1、Yo、S。要求S=“0”时，根据A、B、C的状态mi选择输出端Yi=“0”。

三、实验结果及代码

1、四舍五入判别电路

1.1 实验设计
本实验中要求设计四舍五入判别电路，在VHDL代码中采用if语句达到实验目的。其中以数字五为判别条件，其二进制为0101，当时钟信号clk =’1’时，若输入小于0101，则输出为0，若输入大等于0101，则输出为1。
实验中，当时钟信号clk=’1’时，输出Y发生变化，且当输入X小于”0101”时，输出Y=’0’;当输入X大于等于”0101”时，输出Y=’1’
1.2实验代码

library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_unsigned.all;

entity circuit is
port(
    	  	X : IN std_logic_vector(3 DOWNTO 0);
			CLK:IN std_logic;
			Y : OUT std_logic);
end circuit;

architecture A of circuit is
			begin
				process (X,CLK)
				begin 
					if  X < "0101" and clk='1' then
						Y <= '0';
					elsif X >= "0101" and clk='1' then
						Y <= '1';
					end if;
				end process;
end A;

仿真代码（init及always进程）

init : PROCESS                                    
BEGIN 
		X <= "0000";
		wait for 200 ns;
		X <= "0001";
		wait for 200 ns;
		X <= "0010";
		wait for 200 ns;
		X <= "0011";
		wait for 200 ns;
		X <= "0100";
		wait for 200 ns; 
		X <= "0101";
		wait for 200 ns; 
		X <= "0110";
		wait for 200 ns;
		X <= "0111";
		wait for 200 ns; 
		X <= "1000";
		wait for 200 ns;  
		X <= "1001";
		wait for 200 ns; 		
		X <= "1010";
		wait for 200 ns;
		X <= "1011";
		wait for 200 ns;
		X <= "1100";
		wait for 200 ns; 
		X <= "1101";
		wait for 200 ns; 
		X <= "1110";
		wait for 200 ns;
		X <= "1111";
		wait for 200 ns;  		                     
WAIT;                                                       
END PROCESS init;                                           
always : PROCESS                                             
BEGIN