时，3-8译码器的输出Q[7..0]为：00100000；Q[2..0]=6时，3-8译码器的输出Q[7..0]为：01000000；Q[2..0]=7时，3-8译码器的输出Q[7..0]为：10000000；

异步联合锁

这是一个具有两个输入变量，一个输出的序列检测器，在这里我们假设当

输入为00、01、11序列时，输出为“1”，否则为“0”。这样就可用四个变量（S0,S1,S2,S3）来表示四种不同的状态，若初始态为S0,输入为00时，状态由S0变为S1，输出Z为0,否则状态仍为S0，输出Z为0;在S1状态时，输入为01时，状态由S1变为S2，输出Z为0,否则，状态由S1变为S0,输出Z为0;在状态S2时，输入为11,状态由S2变为S3,输出Z为1，否则状态由S2变为S0,输出Z为0；在状态S3时，输入为四种组合的任一种，状态都会回到初始态S0,输出Z为0;可用两个变量对四种状态进行编码，S0,S1,S2,S3编码分别为00,01,11,10;这样对一定的联合输入，在用户看来只产生一个结果，但在其内部确产生了有且仅有一个变量发生变化的一系列序列信号；RESET是用来使状态重置为初始态。

汽车尾灯

用6个二极管来模拟6个汽车尾灯，左侧3个（LA,LB,LC）,右侧3个（LA1,LB1,LC1）。用4个控制端A、D、B、C来分别模拟制动功能（A控制），紧急情况（D控制），左转弯（B控制），右转弯（C控制）。在此模块中，有一个3位的同步计数器，还有一些与非门电路；同步计数器的作用是使车在转弯时，尾灯能产生周期性的变化，与非门组成控制和显示电路；在制动时（A=1）,若其它的控制端都有效（D=1,B=1,C=1）或是都无效（D=0,B=0,C=0）,6个二极管均亮；在无制动时（A=0）,若B=1,C=1,则两侧的尾灯作相同的周期性变化，变化的规律为3位计数器的递增的计时规律：000，000；100，100；010，010；110，110；001，001；101，101；011，011；111，111；在A=1,B=1,C=0时，左侧的3个二极管作周期性变化，右侧的3个二极管则一直亮； 在A=1,B=0,C=1时，右侧的3个二极管作周期性变化，左侧的3个二极管则一直亮；在A=0,B=1,C=0时，左侧的3个二极管作周期性变化，右侧的3个二极管均不亮； 在A=0,B=0,C=1时，右侧的3个二极管作周期性变化，左侧的3个二极管均不亮；在D=1,B=0,C=0时，6个二极管按CLK时钟脉冲的频率闪亮；

乒乓球球迹模拟

用8个二极管移位发光来模拟乒乓球的运动轨迹，球台的左侧有4个

（L1,L2,L3,L4），球台的右侧由4个(L5,L6,L7,L8)。用4个控制端A、B、C、D分别模拟A发球(A控制)，B发球（B控制），A击球（C控制），B击球（D控

制）。在此模块中，有一个双D触发器，两个4位的双向移位寄存器，还有一些门电路。双D触发器的作用为用来决定谁发球，若发球端A为0，则球员A拥有发球权；若发球端B为0，则球员B拥有发球权；两个4位寄存器的作用是为了扩展成8位双向移位器存器，再用它来模拟乒乓球的运动轨迹，若击球端C为0，则球员A击球；若击球端D为0，则球员B击球；当球由A端发到B端时，球员B必须在适当的时间内将球击过去，也就是使D变为0,否则球员B传球失败，必须重新发球。

三、 实验报告要求

实验的目的，实验内容的详细说明及变速双向二极管、异步联合锁、汽车

尾灯、乒乓球球迹模拟这四个模块分别的设计思想，以及这四个模块的原理图、VHDL源程序和分别的波形仿真，四个模块的引脚分配说明，实验报告总结。

实验三 简易频率计

一、实验目的

1．掌握较复杂逻辑的设计、调试。

2．掌握用AHDL或VHDL语言设计数字逻辑电路。 3．熟悉MAX PLUS II软件的使用方法。 4．熟悉FPGA器件的使用。 5．了解频率计的初步知识。

二、实验内容

设计一个简易频率计。用于测量1MHz以下数字脉冲信号的频率，闸门只有1S一档，测量结果在数码管上显示出来，不测信号脉宽。用一片FPGA芯片实现此设计，并在试验台上完成调试。

三、实验提示

1．频率计的基本工作原理如下：首先产生一系列准确的闸门信号，例如lms、0.1s、1s等，然后用这些闸门信号控制一个计数器对被测脉冲信号进行计数，最后将结果显示出来。如果闸门信号是1s，那末1s内计数的结果就足被测信号的频率。如果闸门信号是1ms，那末计数结果是被测信号频率的千分之一，或者说结果是以KHz为单位的频率值。

2．频率计中，最原始的时基信号准确度一定要高，建议用实验台上的时钟信号做原始时基信号。

3．由原始时基信号经分频产生占空比为50%的1s闸门信号。在2秒的时间内，1秒用于计数，1s用于显示结果。

4．用于被测信号计数的计数器应采用十进制。测得的结果可直接送实验台上的数码管进行显示。每次对被测信号计数前，计数器应被清零。

四、实验报告

1．用AHDL或VHDL语言写出频率计设计方案，注释要详细。 2．写出调试过程中发生的问题和解决办法。 3．简要写出测量数字信号脉宽的方法。

实验四 交通灯

一、实验目的

1．掌握状态机的设计与调试方法。 2．掌握用AHDL或VHDL语言设计状态机。 3．熟悉MAX PLUS II的使用方法。

4．熟悉FPGA器件的使用。 5．了解交通灯的初步知识。

二、实验内容

以实验台上的发光二极管分别表示4个红色、4个绿色和4个黄色指示灯模仿路口的东、西、南、北4个方向的红、绿、黄交通灯。控制这些指示灯，使它们按下列规律亮、灭：

1．初始状态为4个方向的红灯全亮，时间1秒。

2．东、西方向绿灯亮，南、北方向红灯亮。东、西方向通车，时间30秒。 3．东、西方向黄灯闪烁，南、北方向红灯亮。时间2秒。

4．东、西方向红灯亮，南、北方向绿灯亮。南、北方向通车，时间15秒。 5．东、西方向红灯亮，南、北方向黄灯闪烁。时间2秒。 6．返回2，继续运行。

7．如果发生紧急事件，例如救护车、警车通过，则按下单脉冲按钮，使得东、西、南、北四个方向红灯亮。紧急事件结束后，松开单脉冲按钮，恢复到被打断的状态继续运行。

三、实验提示

1．这是一个典型的时序状态机，一共有6个大的状态。 2．黄灯闪烁可通过连续亮0.2秒、灭0.2秒实现。 3．将实验台上的时基信号分频后作为设计中的初始时钟。

4．紧急事件发生时，要注意保存必要的信息，以备紧急事件结束后，恢复到原状态继续运行。

四、实验报告

1．用AHDL或VHDL语言写出交通灯设计方案，注释要详细。 2．写出调试过程中发生的问题和解决办法。 3．简要叙述状态机设计的特点。