数字逻辑虚拟仿真实验

数字逻辑虚拟仿真实验

      数字逻辑虚拟仿真实验教学是为复旦大学理工科类平台课程《数字逻辑基础》而开设的配套课程,该实验课程的学生为平台课程的选课者。

      数字逻辑虚拟仿真实验教学是对理论知识的验证。通过本实验课程的教学,使学生经过实验过程体验、实验现象观察、实验结果分析,能够深刻领会课程的理论与概念,掌握课程的重要知识点。

      结合理论课程教学进程,实验课程教学内容涵盖《数字逻辑基础》课程的基本概念,实验内容包括:数字EDA软件入门、组合电路的分析和验证、组合电路(七段译码器与编码器)的设计、层次化的设计方法(全加器设计)、迭代设计法(4位全加器与数据比较器的设计)、算术逻辑单元的设计、触发器及基本应用电路、同步计数器与应用、顺序脉冲信号发生器、状态机设计(自动售货机)、交通灯控制器等十一个实验。

实验目的
      通过数字逻辑虚拟仿真实验教学,对理论课程中涉及的相关知识进行分析与验证,使学生更好地理解掌握理论基础概念、提高电子信息类课程学习的兴趣、培养分析问题的能力。

实验环境
      实验仪器设备:
      电脑,安装计算机辅助设计软件Xilinx ISE。

实验教材:
1、模拟与数字电路基础实验,复旦大学出版社,2014
2、数字逻辑基础(第二版),复旦大学出版社,2012

实验内容进度

      数字逻辑基础虚拟仿真实验教学是为复旦大学理工科类平台课程《数字逻辑基础》而开设的配套课程,该实验课程的学生为平台课程的选课者。

      数字逻辑虚拟仿真实验教学是对理论知识的验证。通过本实验课程的教学,使学生经过实验过程体验、实验现象观察、实验结果分析,能够深刻领会课程的理论与概念,掌握课程的重要知识点。
虚拟仿真实验课程为一学期教学,与数字逻辑基础理论课程并行,时间上比理论课程一般稍迟5周。课时数为每周2学时,计11周,每学期课时数约为20学时。

      模拟电子学虚拟仿真实验课程教学周进度:
(1)数字EDA软件入门
(2)组合电路的分析和验证
(3)组合电路(七段译码器与编码器)的设计
(4)层次化的设计方法(全加器设计)
(5)迭代设计法(4位全加器与数据比较器的设计)
(6)算术逻辑单元的设计
(7)触发器及基本应用电路
(8)同步计数器与应用
(9)顺序脉冲信号发生器
(10)状态机设计(自动售货机)
(11)交通灯控制器等十一个实验

实验要求
      专业与年级要求
      数字逻辑虚拟仿真实验课程的学生为二年级上本科生,学生专业主要为电子信息科学与技术、生物医学工程、微电子学、通信工程、光信息科学与技术、电气工程及其自动化、核科学与技术等专业。
基本知识和能力要求等
      先修课程:数学分析、普通物理实验。

实验方法与实验步骤
      第一周开始就要求学生认真做好实验预习。实验预习报告的内容必须包括实验原理、实验内容、电路图、电路相关参数计算、参数测试表格。
      实验过程教学是电路基础实验教学的重要组成部分。实验指导教师必须在电路原理图输入、原理图错误排查、仿真设置、电路波形观察、参数测试等方面对学生进行考察与适当辅导,学生的实验过程表现对其课程成绩评定有较大作用。
      实验报告是学生对每次实验的小结。要求学生认真做好实验报告,提出对预习报告的修改部分、提供正确的实验结果、进行实验结果分析、讨论理论概念的理解与体会。
      为保证教学质量,实验教学项目团队全体成员定期举行每周一次每次1小时的研讨。讨论选择不与实验内容重复的教学演示范例、实验查错辅导方法、实验验收方法等问题。
      在每次虚拟仿真实验课程进行过程中,学生操作步骤如下:
(1)课前预习,撰写实验预习报告。
(2)打开电脑,双击虚拟仿真软件图符,进入仿真软件界面。
(3)新建电路仿真工程,定义FPGA器件型号。
(4)新建原理图原文件,进入原理图编辑界面。
(5)选择器件库,放置元件、定义宏单元,放置输入输出管脚。
(6)电气连线,电路综合。
(7)新建仿真波形测试文件,设置激励信号仿真参数。
(8)运行逻辑功能仿真或者时序仿真,显示电路仿真波形图形。
(9)考察电路各项逻辑特性,若不符合项目要求,则原理图应改错。
(10)教师验收。
(11)学生撰写实验报告。
(12)教师批阅实验报告,给出实验成绩。

实验注意事项
      实验结果与结论要求
      学生的实验报告应该给出实验结果与结论。通过电路的仿真分析,测量结果是否验证了理论。如果某些测量结果与理论貌似不符,则分析原因。
      考核要求
      为保证对学生实验成绩评价的公正性以及可操作性,虚拟仿真实验教学项目团队制定统一的实验评分标准。成绩评定主要依据为预习、功能实现、操作规范、实验报告、实验完成情况等五个方面。
(1)得分:预习20%,功能实现40%,操作规范10%,实验报告30%。
(2)完成情况:准时完成100%×得分,一周后完成75%×得分。
      理论课程《数字逻辑基础》的总评成绩按下式计算:
      总评成绩=25%×仿真实验成绩+10%×平时作业成绩+65%×期末考试成绩

软件下载
1、Xilinux_WebPACK_SFD_92i
2、Quartus_II_Altera13

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