EDA实验项目简介
《电子设计自动化原理与实践》
实验项目要求
设计性实验项目名称交通灯控制器设计
实验项目学时：3学时实验要求：■必修□选修
（一）实验目的
1、学习与日常生活相关且较复杂数字系统设计；
2、进一步熟悉SmartSOPC型实验装置和QuartusⅡ软件的使用方法；
3、学习二进制码到BCD码的转换；
4、学习有限状态机的设计应用。
（二）设计要求
完成设计、仿真、调试、下载、硬件测试等环节，在SMARTSOPC型EDA实验装置上实现一个由一条主干道和一条乡间公路的汇合点形成的十字交叉路口的交通灯控制器功能，具体要求如下：
1、有MR（主红）、MY（主黄）、MG（主绿）、CR（乡红）、CY（乡黄）、CG（乡绿）六盏交通
灯需要控制；
2、交通灯由绿转红前有4秒亮黄灯的间隔时间，由红转绿没有间隔时间；
3、乡间公路右侧各埋有一个串连传感器，当有车辆准备通过乡间公路时，发出请求信号S=1，
其余时间S=0；
4、平时系统停留在主干道通行（MGCR）状态，一旦S信号有效，经主道黄灯4秒（MYCR）
状态后转入乡间公路通行（MRCG）状态，但要保证主干道通行大于一分钟后才能转换；
5、一旦S信号消失，系统脱离MRCG状态，即经乡道黄灯4秒（MRCY）状态进入MGCR状
态，即使S信号一直有效，MRCG状态也不得长于20秒钟；
6、控制对象除红绿灯之外，还包括分别在主干道和乡间公路各有一个两位十进制倒计时数码管
显示。
（三）主要仪器设备
1、微机1台
2、QuartusII集成开发软件1套
3、SmartSOPC型EDA实验装置1套
设计性实验项目名称自动换档频率计设计
实验项目学时：6学时实验要求：■必修□选修
(一)实验目的
1、学习综合且复杂数字系统设计；
2、学习PLL（高性能嵌入式锁相环）的使用；
3、学习含小数点的，具有前后灭零的，多位7段译码扫描数码管显示。
(二)设计要求
完成设计、仿真、调试、下载、硬件测试等环节，在SmartSOPC型EDA实验装置上实现自动换档频率计功能，具体要求如下：
1、由一个4位十进制数码管（含小数点）显示结果；
2、测量范围为1Hz~9999KHz；
3、能自动根据7位十进制的结果，自动选择有效数据的高4位进行动态显示（即量程自动转换），
小数点表示是千位，即KHz；
4、为检测设计正确与否，应将时钟通过PLL和手控分频器产生宽范围的多个频率来测试自动换
档频率计功能。
(三)主要仪器设备
1、微机1台
2、QuartusII集成开发软件1套
3、SmartSOPC型EDA实验装置1套
综合设计性实验项目名称ISA总线I/O板设计与制作
实验项目学时：9学时实验要求：□必修■选修
一、实验目的
1、了解各芯片生产厂家CPLD/FPGA器件产品系列性能特点；
2、熟悉MAX7000S系列CPLD和FLEX10K系列FPGA的性能和管脚排布；
3、学习CPLD/FPGA硬件板设计；
4、熟悉ISA总线接口并学习ISA总线接口板设计；
5、了解光电耦合器件的功能和性能指标。
二、设计制作要求
本项目要求设计一个基于ISA总线的光隔离开关量输入/输出板，并予以制作、调试，具体要求如下：
1、24路带光电隔离、共地的开关量输出，8路带光电隔离、共地的开关量输入；
2、对外采用37芯D型头连接器；
3、绘制原理图和PCB版图以实现相应功能；
4、制作相应PCB线路板；
5、焊接、调试相应线路板；
6、将相应设计网表文件下载到CPLD或FPGA上；
7、编制简单I/O控制软件，进行硬件测试；
三、主要仪器设备
1、微机1台
2、QuartusII集成开发软件1套
3、Protel DXP 2004 软件1套
4、双面线路板制板设备1套
（ZY3220型电路板（双面）雕刻机1台、QB-1型剪板机1台、SJ-2型双面金属化孔机1台、SMD-TPA 型贴片机1台、ZY1200型钻孔机1台、HP 1600型彩色输出机1台）
四、实验耗材
Epm7064S、电阻、电容、接插件、TLP521-4、TIL113、覆铜板等（根据设计内容），约160元。
五、主要参考书
[1] 黄志伟．FPGA系统设计与实践[M]．北京：电子工业出版社．
[2] 汤书森．微机原理接口技术实验与实践教程[M]．北京：清华大学出版社．
[3] 张睿．精通Protel DXP2004 电路设计[M]．北京：电子工业出版社．
[4] 电子技术应用推广专业网站．https://www.wendangku.net/doc/ec7287521.html,．
[5] 三毛电子世界网站．
综合设计性实验项目名称 FIR 或IIR 数字滤波器设计
实验项目学时：9学时 实验要求：□ 必修 ■ 选修
一、实验目的
1、 了解基于EDA 的Matlab/DSP Builder 数字信号处理设计流程；
2、 巩固数字信号处理的理论知识；
3、 熟悉数字信号处理的FPGA 实现方法；
4、 比较用FPGA 实现的数字信号处理与常规方法的性能差异。
二、设计要求
在《数字信号处理》实验课程中要求进行“用双线性变换法设计IIR 数字滤波器”和“用窗函数法设计FIR 数字滤波器”两个实验，现要求用Matlab/DSP Builder 方法和硬件描述语言设计硬件的方法，选择任一项目用FPGA 实现滤波器设计。
项目1：用双线性变换法设计一个巴特沃斯低通IIR 数字滤波器。设计指标参数为：在通频带内
频率低于时，最大衰减小于1 dB ；在阻带内频率区间上，最小衰减大于15dB 。 项目2:（1）用升余弦窗设计一线性相位低通FIR 数字滤波器，截止频率4
c πω=ra
d 。窗口长度15, 33N =。要求在两种窗口长度情况下，分别求出()h n ，打印出相应的幅频特性
和相频特性曲线，观察3dB 带宽和20dB 带宽。总结窗口长度N 对滤波特性的影响。 （2）33N =，4c πω=，用四种窗函数设计线性相位低通FIR 数字滤波器。绘制相应的幅频特性曲线，观察3dB 和20dB 带宽以及阻带最小衰减，比较四种窗函数对滤波器特性
的影响。
三、主要仪器设备及实验耗材：
1、 微机
1台 2、 QuartusII 集成开发软件
1套 3、 SmartSOPC 型EDA 实验装置
1套
四、主要参考书
[1] Uwe Meyer-Baese ．数字信号处理的FPGA 实现[M]．北京：清华大学出版社．
综合设计性实验项目名称等精度频率/相位计设计与制作
实验项目学时：9学时实验要求：□必修■选修
一、实验目的
1、了解各芯片生产厂家CPLD/FPGA器件产品系列性能特点；
2、熟悉MAX7000S系列CPLD和FLEX10K系列FPGA的性能和管脚排布；
3、学习CPLD/FPGA硬件板设计；
4、学习EDA与MCS-51单片机进行联合电子系统设计；
5、学习在CPLD/FPGA 中设计MCS-51单片机接口；
6、进一步熟悉相关三端稳压、数码管/液晶屏、电阻电容、功率驱动、晶振等器件的使用。
二、设计制作要求
本项目要求进行一个“等精度频率/相位计”的设计与制作，要求系统完成如下功能：
1、通过放大、整形电路对输入信号进行预处理；
2、频率测试功能：测频范围0.1Hz～100MHz。测频精度：测频全域相对误差恒为百万分之一。
3、脉宽测试功能：测试范围0.1μs～1s，测试精度0.01μs。
4、占空比测试功能：测试（显示）精度1％～99％。
5、相位测试功能：测试范围0～360度，测试精度0.2度。
本项目系统组成要求为：
1、CPLD/FPGA采用100MHz晶振，完成待测信号的采样、计数、数据转换等功能。
2、单片机负责数码管/液晶屏显示、按键输入、数据运算等功能。
三、主要仪器设备及实验耗材：
1、微机1台
2、QuartusII集成开发软件1套
3、Protel DXP 2004 软件1套
4、Keil C51 软件1套
5、TKS-668B型单片机仿真器1台
6、SmartPRO 5000U通用编程器1台
7、单面线路板或双面线路板制板设备1套
（ZY3220型电路板（双面）雕刻机1台、QB-1型剪板机1台、SJ-2型双面金属化孔机1台、SMD-TPA 型贴片机1台、ZY1200型钻孔机1台、HP 1600型彩色输出机1台）
四、实验耗材
Epm7064S、89C55、电阻、电容、三稳压器、接插件、晶体振荡器、运算放大器、覆铜板等（根据设计内容），约160元。
五、主要参考书
[1] 张洪润．单片机原理及应用[M]．北京：清华大学出版社．
[2] 黄志伟．FPGA系统设计与实践[M]．北京：电子工业出版社．
[3] 张睿．精通Protel DXP2004 电路设计[M]．北京：电子工业出版社．
[4] 中国电子技术信息网．https://www.wendangku.net/doc/ec7287521.html,．
[5] 电子技术应用推广专业网站．https://www.wendangku.net/doc/ec7287521.html,．
[6] 三毛电子世界网站．