數(shù)電實驗報告發(fā)光二極管走馬燈電路設(shè)計與實現(xiàn)(共6頁)

1、北京郵電大學(xué)數(shù)字電路與邏輯設(shè)計實驗實驗報告實驗名稱： 發(fā)光二極管走馬燈電路設(shè)計與實現(xiàn) 學(xué) 院： 班 級： 姓 名： 學(xué) 號： 任課老師： 實驗日期： 成 績： 一 實驗名稱和實驗任務(wù)要求實驗名稱：發(fā)光二極管走馬燈電路設(shè)計與實現(xiàn)實驗?zāi)康模哼M(jìn)一步了解時序電路描述方法； 熟悉狀態(tài)機(jī)的設(shè)計方法。實驗任務(wù)要求：設(shè)計并實現(xiàn)一個控制8個發(fā)光二極管亮滅的電路，仿真驗證其功能，并下載到實驗板測試。單點移動模式：一個點在8個發(fā)光二極管上來回的亮；幕布式：從中間兩個點，同時向兩邊依次點亮直至全亮，然后再向中間點滅，依次往復(fù)。二設(shè)計思路和過程設(shè)計實現(xiàn)過程： 設(shè)計的電路擁有兩種功能，所以設(shè)定d_in控制 輸出實現(xiàn)兩種功

2、能，規(guī)定當(dāng) d_in=0時，實現(xiàn)單點移動模式；當(dāng)d_in=1時，實現(xiàn)幕布式。同時，時序電路中鐘控是必不可少的，所以引入clk_in來實現(xiàn)鐘控。最終需輸出在實驗板上的8個發(fā)光二極管上驗證，所以輸出f需設(shè)定為8端口輸出，如：f:out std_logic_vector(7 downto 0)。 單點移動模式的實現(xiàn)：來一個時鐘沿，實現(xiàn)一次變化。單點移動模式需實現(xiàn)發(fā)光二極管來回亮，所以需定義一個16變量的數(shù)據(jù)類型。利用CASE-WHEN語句實現(xiàn)狀態(tài)的轉(zhuǎn)移。狀態(tài)轉(zhuǎn)移000000010000001000000100100000000100000000000001。 幕布式的實現(xiàn)：需實現(xiàn)發(fā)光二極管從中間兩個

3、點，同時向兩邊依次點亮直至全亮，然后再向中間點滅，往復(fù)。需要8變量數(shù)據(jù)類型，利用單點式中信號類型定義給狀態(tài)轉(zhuǎn)移。狀態(tài)轉(zhuǎn)移需滿足： 000110000011110011111111011111100000000000011000三VHDL程序發(fā)光二極管走馬燈電路VHDL程序：四仿真波形圖發(fā)光二極管走馬燈電路的仿真波形圖：五仿真波形圖分析單點移動模式功能的仿真波形圖分析： 由波形可見，當(dāng)控制信號d_in=0時，輸出的8個端口依次出現(xiàn)正脈沖，波形呈現(xiàn)階梯狀，代表一個發(fā)光的點在8個發(fā)光二極管上來回的亮，實現(xiàn)了功能要求；幕布式功能的仿真波形圖的分析： 當(dāng)控制信號d_in=1時，輸出的8個端口出現(xiàn)正脈沖的

4、時間與脈沖的長度呈現(xiàn)“中間寬，兩頭窄”的形狀，先是中間的兩個燈亮，接下來是中間四個燈亮，接下來是中間六個燈亮，兩旁兩個燈不亮，最后全亮，接著中間六個燈亮，兩旁兩個燈不亮，繼而循環(huán)下去，實現(xiàn)了幕布式的點燈方式。由圖可知，該電路實現(xiàn)了要求的邏輯。六故障及問題分析開始設(shè)計時想到用計數(shù)器實現(xiàn)，導(dǎo)致全用case語句實現(xiàn)當(dāng)設(shè)計電路，但是仿真是發(fā)現(xiàn)：不論是單點移動式還是幕布式只能實現(xiàn)單方向的移動，而無法進(jìn)行反方向的移動。最后，查閱書籍決定改為引入類型定義語句，利用類型第一語句來完成實驗，所以引進(jìn)了16個信號數(shù)據(jù)類型進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)移。電路擁有兩個功能，不能同時將這兩個功能實現(xiàn)，所以需引進(jìn)控制信號來控制功能的實現(xiàn)。

5、 引入時鐘，控制狀態(tài)的變化，此次的時鐘的周期不用分頻器來分頻，利用實驗板上先用的低頻率時鐘，可以實現(xiàn)發(fā)光二極管的狀態(tài)變化。實驗的程序設(shè)計基本上問題不大，主要是要熟練掌握IF-THEN, CASE-WHEN 語句等。七總結(jié)和結(jié)論 這學(xué)期的數(shù)字電路與邏輯設(shè)計實驗在這一周結(jié)束了。這學(xué)期學(xué)了一門新課程，接觸了關(guān)于課程的實驗，我發(fā)現(xiàn)理論聯(lián)系實際，實驗驗證理論的方法令人感到很滿足。每次做實驗都會期待這次的電路設(shè)計自己會做出一個什么東西出來。實驗課結(jié)束了，回顧這幾周的實驗，現(xiàn)在的我可以很高興的說：現(xiàn)在自己已經(jīng)基本上掌握了數(shù)字電路的設(shè)計了。 這幾周的數(shù)字邏輯電路設(shè)計實驗，我明白了一個重要的道理：進(jìn)行實驗，理論分析是十分重要的一環(huán)，只有邏輯分析透徹?zé)o誤了，才能用語言進(jìn)行描述，進(jìn)而用硬件實現(xiàn)。這幾次實驗讓我對VHDL這樣一門硬件描述語言有了更加深刻的認(rèn)識。 同時，我也明白了做任何實驗之前預(yù)習(xí)的要求是極為重要的。做好預(yù)習(xí)工作，不僅可以減少實驗課上應(yīng)無知而浪費的時間，還可以更深入的明白仿真實驗所蘊含的原理。 總的來說，數(shù)字邏輯電路與設(shè)計實驗課對