QuartusIIUsage

The Usage of QuartusII And ModelSim

习题3.1

问题描述

基于 Quartus Prime 软件，采用原理图设计方式用 D 触发器设计一个 2 分频电路；在此基础上， 设计一个 4 分频和 8 分频电路并进行仿真。（参考设计如图 3.67 所示）

​ 图 3.67 2 分频电路

电路原理图设计

四分频原理图

八分频原理图

ModelSim仿真结果

四分频波形图

八分频波形图

结果分析

首先在QuartusII中绘出原理图，编译后然后生成testbench测试文件，将两者关联后，再次编译，然后联合ModelSim进行波形门级仿真，四分频电路由两个二分频电路级联得到，而八分频电路由三个二分频电路得到；观察波形仿真结果发现四分频和八分频分别将输入的矩形波进行了四分频和八分频，结果与理论一致，但是输出的不是随输入瞬时变化，而是有一小段延时，这是由于门级水平仿真下各逻辑门存在一定的延时导致的。

习题3.6

问题描述

基于 Quartus Prime，用 74194（4 位双向移位寄存器）设计一个 00011101 序列产生器电路，进 行编译和仿真，查看仿真结果。 参考设计：图 3.72 是序列产生器原理图，序列产生器采用 74194 和 74153（双 4 选 1 数据选择器） 构成。

​ 图 3.72 00011101 序列产生器原理图

电路原理图设计

ModelSim仿真结果

结果分析

观察仿真结果波形发现输出为周期变化的00011101序列，实验结果与预期一致，实现了题目所要求的功能。

习题3.12

问题描述

设计消抖动电路，并对其功能进行仿真。 参考设计：由 4 个触发器和一个 4 输入与门构成的消抖动电路如图 3.73 所示，消抖动电路实质上就是 一个信号过滤器，能够将信号中的毛刺、抖动等都滤除掉，图 3.74 是其仿真波形，从波形可看出，输出信 号实现了消抖动，同时可以发现如下特点：

• 输出脉宽变小了，它只等于 CLK 的一个周期的宽度。
• CLK 的频率不能太低，应至少有 4 个上升沿包含在正常信号脉冲中；CLK 的频率也不能太高，其 周期不能太多地小于干扰或者抖动信号的脉宽。
• 增加 D 触发器的数量，可以改善消抖动效果。

电路原理图设计

ModelSim仿真结果

结果分析

将输入和输出对比发现，输出没有了输入的抖动、毛刺，消除了这些短暂的脉冲，将其过滤掉了，说明该电路有效地实现了消除抖动的功能，与预期相一致。