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    数电实验报告发光二极管走马灯电路设计与实现

    时间：2020-09-30 12:09:34 来源：蒲公英阅读网 本文已影响人 蒲公英阅读网手机站

    相关热词搜索：走马灯 电路设计 实验

    　北京邮电大学 数字电路与逻辑设计实验 实验报告 实验名称：

    　发光一极官走马灯电路设计与头现

    　学 院: 班 级: 姓 名: 学 号: 任课老师：

    　实验日期：

    　成 绩:

    　实验名称和实验任务要求 实验名称：发光二极管走马灯电路设计与实现 实验目的：⑴进一步了解时序电路描述方法； ⑵熟悉状态机的设计方法。

    　实验任务要求：

    　设计并实现一个控制 8 8 个发光二极管亮灭的电路，仿真验证其功 能，并下载到实验板测试。

    　⑴单点移动模式：一个点在 8 8 个发光二极管上来回的亮； ⑵幕布式：从中间两个点，同时向两边依次点亮直至全亮，然后 再向中间点灭，依次往复。

    　二. 设计思路和过程 设计实现过程：⑴ 设计的电路拥有两种功能，所以设定 d d」n n 控制 输出实现两种功能，规定当 d d」 n 0 =0 时，实现单 点移动模式；当 d d」 n 1 =1 时，实现幕布式。同时， 时序电路中钟控是必不可少的，所以引入 clk_in 来实现钟控。最终需输出在实验板上的 8 8 个发光 二极管上验证，所以输出 f f 需设定为 8 8 端口输出, 女口：

    　f:out std_logic_vector(7 downto 0)

    　。

    　⑵ 单点移动模式的实现：来一个时钟沿，实现一次 变化。单点移动模式需实现发光二极管来回亮， 所以需定义一个 6 16 变量的数据类型。利用 CASE- - WHE语句实现状态的转移。状态转移

    　01 T 00000010 T 0001T …T 10000000 -^01000000 T ... T 00000001 ⑶ 幕布式的实现：需实现发光二极管从中间两个点, 同时向两边依次点亮直至全亮，然后再向中间点 灭，往复。需要 8 8 变量数据类型，利用单点式中 信号类型定义给状态转移。状态转移需满足：

    　0000000111100 T …T 11111111^ 01111110 T …00000000 T 00011000 三. VHDL 程序 发光二极管走马灯电路 I VHDI 程序: 1 library leee; 2. 二二 = re ■ std lacxc; 11 € 1 ■ a 11 r 3 \ise Leee . std lcgic unsigned, all; 弓 E ■ entity color 1 aicp ±a 6 Sport ( 7 : in svd._lc?iG； R d^in r in «td_loqi.c:; 9 f:out std lcgic vectorp downto 0)}; 10 snd color_airf ； 11

    　12 Q architecture a

    　匚£ colorlaKp is 13 Q type all scace la (3Q f

    　14 310 f

    　31 丄 F 鼻 3 丄攻 r 215): 15 s 丄 gnal state:all atate; 16 ■ begm 17 Sprocess(elk in} IB begm

    　5 if ( ellr in 1

    　eTZEnt and ulZ in= 1 1. 1

    　) then 20 Hif (d 1 n= 1

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    　) then 21 S case state 二 m 22 <hen g0=> svate<—al;f<= n C DC 0< OZC"; 23 when aZ=> stave f<= w GOGQ?"OLQ n

    　； 巧 -. ：

    　nen 32=> svaue^=a3 ； r^="Q9OQ0iOQ"; 25 v?ien a3=> state<^54; £<-"00002000"; 26 whe^ 3^=> svate<=35;f<= w OQG10QOO"; 27 when a5-> 3tate<—£<-"00100000"; 28 whe^ B 6"> 3tate<»s7;f<»w 01000000";

    　■ if(din-"l 1 } then Q case suatm is when s0=>3tate<=sl;f<="00011COO*; when 31">3ta 匸览 when s2=>fltat&<=33;f<-"01111110"; WhMD »3 : =>HtHt ：P< = H4 ; f<=" J * 1 ;: 1 11 " ； when □4->otate< - aS ;£< i-n 0111111Q n ; when =5->5tate<-36;£<-"Q0111100 _ ; whan s^=>3tate<=s7 ； £<="QOOHQOO H ; when 盘丁=>日匸且匸豐 V■且。; f<="00000000"; whan others "> state<"s0; f<«n OOOHOOO TT ; end case; end i£; end if; 55 end process; 弓右 end a; 四. 仿真波形图 发光二极管走马灯电路的仿真波形图: 五. 仿真波形图分析 ⑴单点移动模式功能的仿真波形图分析: 由波形可见，当控制信号 d d」O n=O 时，输出的 8 8 个端口依次出 现正脉冲，波形呈现阶梯状，代表一个发光的点在 8 8 个发光二极管 上来回的亮，实现了功能要求； ⑵幕布式功能的仿真波形图的分析：

    　当控制信号 d d」1 n=1 时，输出的 8 8 个端口出现正脉冲的时间与 脉冲的长度呈现“中间宽，两头窄”的形状，先是中间的两个灯亮， 接下来wizen =7—> 日仁 f<-"LC"DOOOOG"> wnen wrzen 3^=> state<=s9 ；

    　r<= r,

    　D1CQDOOO" ；

    　s9=> 3tate<=510;£<="00100000"; 510 = > 511=> 51 2=> 3tate<=311; f<= rr 00 3 10?0 J ":

    　f<= rT Tnnr. r

    　TQ -t rt : at ate< =313f f<= n

    　QOQ 00 LOO n ; wrier. wnen whe^ end case; "d i£; 3 匸鼻匸亡弋 =3 二 3 ； 工弋二”

    　?0_" ； si ^=?- ovhers=> ntate<=sO;f<="0OQOQOOl"; ^2 ^3 £5 46 张 50 51 52 53 54 30 31 32 33 34 35 裁 37 38 3S 4C

    　是中间四个灯亮，接下来是中间六个灯亮，两旁两个灯不亮， 最后全亮，接着中间六个灯亮，两旁两个灯不亮，继而循环下去， 实现了幕布式的点灯方式。由图可知，该电路实现了要求的逻辑。

    　六. 故障及问题分析 ⑴开始设计时想到用计数器实现，导致全用 e case 语句实现当设 计电路，但是仿真是发现：不论是单点移动式还是幕布式只能实现单 方向的移动，而无法进行反方向的移动。最后，查阅书籍决定改为引 入类型定义语句，利用类型第一语句来完成实验，所以引进了 6 16 个 信号数据类型进行状态转移。

    　⑵电路拥有两个功能，不能同时将这两个功能实现，所以需引进 控制信号来控制功能的实现。

    　⑶引入时钟，控制状态的变化，此次的时钟的周期不用分频器来 分频，利用实验板上先用的低频率时钟，可以实现发光二极管的状态 变化。

    　⑷实验的程序设计基本上问题不大，主要是要熟练掌握 IF- - THEN, CASE- -E WHE 语句等。

    　七. 总结和结论 这学期的数字电路与逻辑设计实验在这一周结束了。

    　这学期学 了一门新课程，接触了关于课程的实验，我发现理论联系实际，实验 验证理论的方法令人感到很满足。每次做实验都会期待这次的电路设 计自己会做出一个什么东西出来。实验课结束了，回顾这几周的实验， 现在的我可以很高兴的说：现在自己已经基本上掌握了数字电路的设 计了。

    　这几周的数字逻辑电路设计实验， 我明白了一个重要的道理：进 行实验，理论分析是十分重要的一环，只有逻辑分析透彻无误了，才 能用语言进

    　行描述，进而用硬件实现。这几次实验让我对 I VHDI 这样 一门硬件描述语言有了更加深刻的认识。

    　同时，我也明白了做任何实验之前预习的要求是极为重要的。

    　做好预习工作，不仅可以减少实验课上应无知而浪费的时间， 还可以 更深入的明白仿真实验所蕴含的原理。

    　总的来说，数字逻辑电路与设计实验课对我的帮助真的很大。我 更加深刻的理解了理论课上老师所教授的知识， 同时对于自己能够将 理论知识运用到实验中感到十分高兴，相信下学期的数字逻辑电路与 设计实验将会带给我更多新奇与经验。

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