英文课程名称：Digital Logic Experiment 课程编号：100623

授课语言：中文                              学分：1.5     

总学时：51实验学时：51

大纲执笔人：张冬冬               大纲审核人：秦国锋

1. 课程定位和基本要求

1. 课程性质：

专业基础

2. 课程面向专业：

计算机科学与技术

3. 实验基本要求：

1. 熟悉基本数字逻辑电路工作原理及作用；

2. 掌握Verilog HDL及FPGA开发过程；

3. 根据实验过程，将理论知识与实验过程结合，对实验过程遇到的问题及解决方案加以思考总结，完成实验报告。

4. 实验基本内容：

 1、软件安装以及Verilog语言学习

1. 实验器材

安装Vivado、ModelSim计算机一台，Nexys4/Nexys3 FPGA开发板一块。

2. 实验目的

安装Vivado、ModelSim软件，并熟悉Verilog HDL编程语言

3. 实验要求

通过测试实验验证软件是否安装正确。

 2、基本门电路及数据扩展描述

本实验使用Verilog HDL实现基本门电路及数据扩展描述设计和仿真。

1. 实验器材

安装Vivado、ModelSim计算机一台，Nexys4/Nexys3 FPGA开发板一块。。

2. 实验目的

了解基本门电路和数据扩展的原理。

3. 实验要求

实现与门、或门、非门、三态门以及数据扩展，并进行仿真。

对验证通过的模块下板调试。

 3、数据选择器和数据分配器

本实验使用Verilog HDL实现数据选择器和数据分配器设计和仿真。

1. 实验器材

安装Vivado、ModelSim计算机一台，Nexys4/Nexys3 FPGA开发板一块。

2. 实验目的

了解数据选择器和数据分配器的工作原理。

3. 实验要求

实现双四选一数据选择器、双1线‐4线数据分配器和8路数据传输，并进行仿真验证。

对验证通过的模块下板调试。

 4、译码器与编码器

1. 实验器材

安装Vivado、ModelSim计算机一台，Nexys4/Nexys3 FPGA开发板一块。

2. 实验目的

了解译码器和编码器的工作原理。

3. 实验要求

实现3-8译码器、七段数字显示系统、8-3编码器、8-3优先编码器，并进行仿真验证。

对验证通过的模块下板调试。

5、数据比较器、加法器和锁存器

1. 实验器材

安装Vivado、ModelSim计算机一台，Nexys4/Nexys3 FPGA开发板一块。

2. 实验目的

了解数据比较器、加法器和锁存器的工作原理。

3. 实验要求

实现4位二进制数比较器、4位二进制数比较器级联成8位二进制数比较器，无符号8位加法器、有符号位加法器、门控SR锁存器及门控D锁存器，并进行仿真验证。

对仿真通过的模块下板调试。

 6、触发器、寄存器

1. 实验器材

安装Vivado、ModelSim计算机一台，Nexys4/Nexys3 FPGA开发板一块。

2. 实验目的

了解触发器和寄存器的工作原理。

3. 实验要求

实现同步复位D触发器、异步复位D触发器、JK触发器、PC寄存器和桶形移位寄存器，并进行仿真验证。

对仿真通过的模块下板调试。

7、RAM存储器、寄存器堆

1. 实验器材

安装Vivado、ModelSim计算机一台，Nexys4/Nexys3 FPGA开发板一块。

2. 实验目的

了解RAM存储器及寄存器堆的工作原理及作用，学习Verilog HDL的模块化描述，利用已有部件实现综合模块。

3. 实验要求

实现RAM存储器，并进行仿真验证；利用模块实例化实现寄存器堆，掌握实例化描述方法，设计并实现寄存器堆，并进行仿真验证。

对仿真验证通过的结果下板检查。

 8、计数器、分频器

1. 实验器材

安装Vivado、ModelSim计算机一台，Nexys4/Nexys3 FPGA开发板一块。

2. 实验目的

了解计数器和分频器的工作原理及作用，学习Verilog HDL的模块化描述，利用已有部件实现综合模块。

3. 实验要求

实现同步计数器、异步计数器和分频器，并进行仿真验证。

对仿真验证通过的结果下板检查。

 9、ALU

1. 实验器材

安装Vivado、ModelSim计算机一台，Nexys4/Nexys3 FPGA开发板一块。

2. 实验目的

了解ALU的工作原理及作用，学习Verilog HDL的模块化描述，利用已有部件实现综合模块。

3. 实验要求

实现该应用，并进行仿真验证，对仿真验证通过的结果下板检查。

 10、综合实验

1. 实验器材

安装Vivado、ModelSim计算机一台，Nexys4/Nexys3 FPGA开发板一块。

2. 实验目的

利用所学知识设计一个数字系统应用。

3. 实验要求

实现该应用，并进行仿真验证，对仿真验证通过的结果下板检查。

二、“立德树人”教育内涵

本实验课程的教学目的是培养学生全面理解数字逻辑电路各部件的基本原理及工作过程，掌握设计数字系统的原理和方法，同时在实践过程中培养学生理论联系实际的能力，培养学生实事求是、严谨的科学作风，提高学生分析问题，解决问题的能力和动手能力，为后续计算机硬件课程的实践过程打好坚实基础。

三、学时分配

四、实验项目和主要仪器设备与器材配置

五、实验预习和实验报告的要求、考核方式

要求在每次实验前必须进行实验预习。

考核方式：按时提交实验报告，检查实验结果，实验答辩。

实验报告是实验环节的重要书面报告，必须包括以下内容：

 1、实验名称

 2、实验目的

 3、实验仪器设备

 4、实验内容

 5、结果分析和问题讨论

六、教材、实验指导书与主要参考书