实验一 2输入逻辑门电路

本教程以实验为主，结合相应的实验案例，以详细的讲解和实验步骤让大家尽快熟悉FPGA开发的基本流程、Lattice Diamond软件平台的使用方法以及本节实验相关模块的工作原理。 组合逻辑电路是数字电路的重要部分，电路的输出只与输入的当前状态相关的逻辑电路，常见的有选择器、比较器、译码器、编码器、编码转换等等。通过对组合逻辑电路实验的学习，掌握以下知识要点： 熟悉和掌握FPGA开发的基本流程 掌握Lattice Diamond软件平台的基本使用方法 掌握常见组合逻辑电路的原理和设计方法 掌握使用Verilog HDL语言描述组合逻辑电路的方法

与门，或门，与非门，或非门，异或门，同或门真值如下表所示：

LED也叫发光二极管，可以把电能转化成光能，因为是二极管的一种，由一个PN结组成，具有单向导电性。它的正向伏安特性曲线很陡，使用时必须串联限流电阻以控制通过二极管的电流，LED的亮度与电流有关，一般LED能够承受的最大电流为20mA（具体需要看使用的LED的参数），本设计使用的限流电阻为1K。下图为LED的硬件电路：

本实验中我们需由LD1,LD2,LD3,LD4,LD5,LD6的状态表示输出的结果，由上图可知当控制信号LED1端为高电平时D1熄灭，当控制信号LED1端为低电平时LD1点亮。 LED与FPGA的引脚连接关系如下：

由上图可知，开关导通状态处于高电平。 LED与FPGA的引脚连接关系如下：

小脚丫仿真原理：开关SW1,SW2处于四种不同状态，代表两个输入信号的4种不同取值情况，LED1~LED6,分别代表6个逻辑门的输出情况。

管脚分配如下：

LED默认状态为点亮，若其他LED不加控制，则会常亮。以下代码目的为改变其默认状态，使之常灭：

assign  empty=8'b1111_1111;	//led's defualt mode is lighted 

由于LED为低电平触发，若直接将z连接在LED管脚上，LED亮将代表输入为低电平，LED灭代表输入为高电平。所以有如下代码，使之更符合我们的思维习惯：

assign	led=~z;        		//led is low active

逻辑门电路的函数表达式如下所示：

assign	z[5]=a&b;				//AND	
assign	z[4]=~(a&b);			        //NAND
assign	z[3]=a|b;				//OR
assign	z[2]=~(a|b);			        //NOR
assign	z[1]=a^b;				//XOR
assign	z[0]=a~^b;				//XNOR

原理图如下所示，其中“与非门”和“或非门”是将“与门”和“或门”取反所得 ：

a,b两项输入的真值表如第二部分所示，产生如下波形：

如下图所示，开关SW1为0，SW2为1，对应波形图中z=010110。对应的LD2、LD4、LD5发光。此时，或非门、或门、与非门为真。