基本觸發(fā)器的設(shè)計

一、      實驗目的
1、 了解基本觸發(fā)器的工作原理。
2、 進一步熟悉在Quartus II中基于原理圖設(shè)計的流程。
二、   實驗原理
基本觸發(fā)器的電路如下圖4-7-1所示。它可以由兩個與非門交叉耦合組成,也

圖4-7-1  基本觸發(fā)器電路
可以由兩個或非門交叉耦合組成�，F(xiàn)在以兩個與非門組成的基本觸發(fā)器為例，來分析其工作原理。根據(jù)與非邏輯關(guān)系，可以得到基本觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表及簡化的真值表，如下表4-7-1所示：

狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表				簡化真值表
0	1	0	0	0	1	0
0	1	1	0	1	0	1
1	0	0	1	1	1	Qn
1	0	1	1	0	0	不定
1	1	0	0
1	1	1	1
0	0	0	不定
0	0	1	不定

表4-7-1  基本觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表
根據(jù)真值表，不難寫出其特征方程：

其中式（2）為約束條件。
三、   實驗內(nèi)容
本實驗的任務(wù)就是利用Quartus II軟件的原理圖輸入，產(chǎn)生一個基本觸發(fā)器，觸發(fā)器的形式可以是與非門結(jié)構(gòu)的，也是可以或非門結(jié)構(gòu)的。實驗中用按鍵模塊的用K1和K2來分別表示R和S，用LED模塊的D8和D1分別表示Q和。在R和S滿足式（2）的情況下，觀察Q和的變化。
 
四、   實驗步驟
1.     打開QUARTUSII軟件，新建一個工程。
2.     建完工程后再新建一個圖形符號輸入文件，打開圖形符號編輯器對話框。
3.     按照實驗原理和自己的想法，在圖形符號編輯窗口編寫設(shè)計程序，用戶可參照光盤中提供的示例程序。
4.     設(shè)計好設(shè)計電路程序后，保存起來。方法同實驗一。
5.     對自己編寫的設(shè)計電路程序進行編譯并仿真，對程序的錯誤進行修改。
6.     編譯仿真無誤后，根據(jù)用戶自己的要求進行管腳分配。分配完成后，再  進行全編譯一次，以使管腳分配生效。
7.     根據(jù)實驗內(nèi)容用實驗導線將上面管腳分配的FPGA管腳與對應的模塊連接起來。
如果是調(diào)用的本書提供的VHDL代碼，則實驗連線如下：
nR：觸發(fā)器的R輸入，接一個撥動開關(guān)K1。
nS：觸發(fā)器的S輸入，接一個撥動開關(guān)K2。
Q：觸發(fā)器的Q輸出，接一個LED燈D1。
nQ: 觸發(fā)器的nQ輸出，接一個LED燈D8。
8.     用下載電纜通過JTAG口將對應的sof文件加載到FPGA中。觀察實驗結(jié)果是否與自己的編程思想一致。
五、 實驗現(xiàn)象與結(jié)果
以設(shè)計的參考示例為例，當設(shè)計文件加載到目標器件后，確認信號連接線已正確連接，撥動相應的撥動開關(guān)（即R、S），則通過LED燈上的亮和滅來顯示這個觸發(fā)器的輸入結(jié)果。將輸入與輸出和表8-1基本觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表進行比較，看是否一致。
六、   實驗報告
1、 繪出不同R、S值的仿真波形，并作說明。
2、 試設(shè)計一個其它的功能觸發(fā)器如D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器等
3、 將實驗原理、設(shè)計過程、編譯仿真波形和分析結(jié)果、硬件測試結(jié)果記錄下來。