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本书从数字系统设计技术实用的角度出发，重点介绍数字系统课程设计实践相关知识。从基于中小规模集成电路和基于可编程逻辑器件两个方面，选取难度适中的课程设计实例进行分析和设计，给出设计方案，重在提高学生的自主电子设计能力，启发学生的设计思路，提高学生的工程实践和创新能力。本书主要内容包括：数字系统设计概述，常用电子元器件、电路板简介与选择、焊接与调试技术；基本课程设计项目；EDA工具简介；Verilog HDL语言；基于FPGA的数字系统课程设计等，配套电子课件、设计指导参考方案等。

目    录

第1章  数字系统课程设计概述 1

1.1  课程的目的与要求 1

1.2  设计方法与步骤 1

1.2.1  设计方法 1

1.2.2  数字系统开发的一般步骤 2

1.3  课程设计报告的撰写 3

第2章  课程设计的基础知识 5

2.1  常用电子电路元器件介绍 5

2.1.1  集成电路 5

2.1.2  开关 7

2.1.3  显示元件 9

2.1.4  电阻 11

2.1.5  电容 12

2.1.6  二极管 13

2.1.7  三极管 14

2.2  电路板的选择与制作 15

2.2.1  常用电路板 15

2.2.2  印刷电路板的设计与制作 17

2.3  焊接技术 25

2.3.1  焊接工具和材料 25

2.3.2  焊接技术 26

第3章  数字系统课程设计基本项目 28

3.1  多功能数字钟电路的设计 28

3.1.1  设计要求 28

3.1.2  总体设计 28

3.1.3  单元设计 29

3.1.4  调试要点 33

3.1.5  元器件清单 34

3.2  交通灯控制系统设计 34

3.2.1  设计要求 34

3.2.2  总体设计 35

3.2.3  单元设计 36

3.2.4  调试要点 39

3.2.5  元器件清单 39

3.3  电子密码锁的设计 40

3.3.1  设计要求 40

3.3.2  方案设计 40

3.3.3  单元设计 41

3.3.4  调试要点 42

3.3.5  元器件清单 43

3.4  智力抢答器的设计 43

3.4.1  设计要求 43

3.4.2  方案设计 43

3.4.3  单元设计 44

3.4.4  调试要点 47

3.4.5  元器件清单 47

3.5  两位减法运算电路的设计 48

3.5.1  技术要求 48

3.5.2  方案设计 48

3.5.3  单元设计 49

3.5.4  调试要点 50

3.5.5  元器件清单 51

3.6  其他课程设计题目参考 51

3.6.1  彩灯显示控制器的设计 51

3.6.2  简易公用电话计时系统的设计 51

3.6.3  乒乓球游戏机的设计 52

3.6.4  病房呼叫系统的设计 52

3.6.5  数字秒表的设计 52

3.6.6  篮球竞赛24秒计时器的设计 52

3.6.7  简易数字式电容测量仪 52

3.6.8  自动售货机的设计 53

3.6.9  简易数字频率计的设计 53

3.6.10  汽车尾灯控制电路设计 53

3.6.11  拔河游戏机的设计 53

3.6.12  直流数字电压表的设计 54

3.6.13  多路防盗报警器的设计 54

3.6.14  微波炉控制电路设计 54

3.6.15  洗衣机控制电路设计 54

第4章  EDA工具介绍 55

4.1  QuartusII概述 55

4.2  Quartus II设计 56

4.2.1  Quartus II设计流程 56

4.2.2  Quartus II设计举例 58

4.3  参数化模块库调用 67

4.4  层次化设计方法 72

4.5  嵌入式逻辑分析仪使用方法 73

4.6  在系统存储器数据读写编辑器应用 77

4.7  Modsim使用介绍 78

4.7.1  ModelSim概述 78

4.7.2  ModelSim设计实例 79

第5章  Verilog HDL语言 83

5.1  概述 83

5.2  Verilog HDL基本结构 83

5.3  Verilog HDL的描述方式 86

5.4  Verilog HDL基本词法 87

5.5  Verilog HDL数据对象 90

5.6  Verilog HDL基本语句 91

5.6.1  块语句 91

5.6.2  赋值语句 93

5.6.3  条件语句 95

5.6.4  循环语句 98

5.7  Verilog HDL状态机描述 100

5.7.1  状态机的一般结构 100

5.7.2  Moore型状态机设计 101

5.7.3  Mealy型状态机设计 102

第6章  基于FPGA的数字系统课程设计 104

6.1  交通灯控制电路的设计 104

6.2  多功能数字钟设计 110

6.3  乐曲演奏电路设计 114

6.4  VGA显示控制器设计 120

6.5  DDS信号发生器的设计 124

6.6  其他课程设计题目参考 126

6.6.1  数字密码锁设计 126

6.6.2  出租车计价器设计 127

6.6.3  高层电梯控制器设计 127

6.6.4  等精度数字频率计设计 127

6.6.5  LED点阵显示系统设计 128

6.6.6  通用异步收发器设计 128

6.6.7  直流电机控制系统设计 128

6.6.8  数据采集系统设计 129

附录A  常用74系列芯片功能 130

附录B  常用4000系列芯片功能 134

附录C  KX_7C系列实验开发系统使用说明 136

参考文献 139

牛小燕，杭州电子科技大学教师，长期从事电子技术应用、数字电路、EDA技术等本研课程教学工作，具有丰富的教学、科研经验。

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编辑推荐

配套电子课件、实验项目参考设计方案、程序代码等。本书特色：☆ 针对已完成电路、数字电路等基础课程的初学者。

书摘插图

媒体评论

前言

前    言

电子信息类专业是实践性很强的专业，学生不仅需要理论知识扎实，还应具备很强的动手实验能力和创新意识，因此需要进行大量的实践训练。

本书主要针对电子信息类专业知识的初学者，已经完成电路原理、数字电路等基础课程后，所进行的数字系统课程设计环节而撰写。考虑到学生知识面尚有限，所以设计项目的解决不涉及单片机、数字信号处理等知识即可完成。

随着EDA技术的飞速发展，各个高校纷纷将其作为学习数字电路知识的有力工具，引入到数字电路的教学之中。结合EDA技术、数字电路知识以及可编程逻辑器件（FPGA、CPLD等），可以设计出更丰富、更复杂的数字系统，充分发挥学生的创新精神和想象力。因此，本书也有专门的章节介绍相关的EDA知识，给出实例说明如何应用EDA技术进行数字系统设计。

本书从实用角度出发，将内容分为3部分，共6章。部分由第1章和第2章构成，是进行数字系统课程设计的知识和技能准备，主要介绍数字系统设计的基本方法、设计报告的撰写、基本元器件、电路板的选择与制作、焊接技术等基础知识。第二部分由第3章构成，主要基于传统的数字电路设计技术进行数字系统设计，给出了5个详细的数字系统课程设计实例，使学生能够进一步学习和巩固数字电路基本知识。第三部分为第4章~第6章，主要基于EDA技术进行数字系统的设计与实现。第4章介绍EDA的常用工具，包括EDA软件QuartusII以及仿真工具ModelSim的使用。第5章介绍Verilog HDL语言。第6章给出了一些基于FPGA数字系统课程设计实例，具有一定的实用性和代表性。第6章和第3章有相似的设计题目，提供两种不同的设计思路，供读者对比和参考。

另外在附录中，我们给出了FPGA设计平台的相关资料介绍。

本书给出的基本数字系统课程设计项目，覆盖数字电路中组合逻辑电路、时序逻辑电路、触发器、算术电路等重要知识点；本书给出的基于可编程逻辑器件的课程设计项目，只给出基本的解决方案，给读者以扩展和发挥的空间。

本书的第1～3章由牛小燕编写，第4～6章由李芸编写，全书由牛小燕统稿。在本书的编写过程中，还得到盛庆华老师的帮助和支持，在此一并表示感谢。书中引用了许多学者的观点和成果，有些由于难以查明文献来源而未注明，在此一并致以敬意。

由于电子技术发展迅速，加之编者水平有限，难免有疏漏或错误之处，真诚希望广大读者提出批评和建议（E-mail：

niuxiaoyan@hdu.edu.cn

）。

作者