北京邮电大学数电实验报告

北北京京邮邮电电大大学学数数字字电电路路与与逻逻辑辑设设计计实实验验发光二极管走马灯的电路设计与实现实实验验报报告告学院：信息与通信工程学院班级：2010211127姓名：付莹学号：10210759班内序号：23【实验目的】（1）进一步了解时序电路描述方法;（2）熟悉状态机的设计方法。【实验所用仪器及元器件】（1）计算机；（2）直流稳压电源；（3）数字系统与逻辑设计实验开发板。【实验任务要求】设计并实现一个控制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。（1）单点移动模式：一个点在8个发光二极管上来回的亮（2）幕布式：从中间两个点，同时向两边依次点亮直到全亮，然后再向中间点灭，依次往复。【实验设计思路及过程】（1）设计思路实验要求有两个，一个是单点移动模式，一个是幕布式。通过CASE-WHEN语句实现走马灯的变化。分别定义一个8个变量的数据类型和一个13变量的数据类型，表示一个周期内的灯的变化，并设计一个变量在两种状态间进行切换。此时，需要把所有状态罗列到case-when中去。（2）VHDL代码LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITYABCISPORT(A,CLK,RESET:INSTD_LOGIC;DENG:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0));ENDABC;ARCHITECTUREAOFABCISTYPESTATE_TEMPis(s0,s1,s2,s3,s4,s5,s6,s7);TYPESTATE_TEMP1is(s0,s1,s2,s3,s4,s5,s6,s7,s00,s01,s02,s03,s04,s05);signalSTATE:STATE_TEMP;signalSTATE1:STATE_TEMP1;BEGINPROCESS(CLK,RESET)BEGINIFRESET='1'THENDENG=00000000;ELSIF(CLK'EVENTANDCLK='0')THENIFA='0'THEN--KAIMUSHICASESTATE1ISWHENs0=STATE1=s1;DENG=10000000;WHENs1=STATE1=s2;DENG=01000000;WHENs2=STATE1=s3;DENG=00100000;WHENs3=STATE1=s4;DENG=00010000;WHENs4=STATE1=s5;DENG=00001000;WHENs5=STATE1=s6;DENG=00000100;WHENs6=STATE1=s7;DENG=00000010;WHENs7=STATE1=s00;DENG=00000001;WHENs00=STATE1=s01;DENG=00000010;WHENs01=STATE1=s02;DENG=00000100;WHENs02=STATE1=s03;DENG=00001000;WHENs03=STATE1=s04;DENG=00010000;WHENs04=STATE1=s05;DENG=00100000;WHENs05=STATE1=s0;DENG=01000000;ENDCASE;ELSECASESTATEISWHENs0=STATE=s1;DENG=00011000;WHENs1=STATE=s2;DENG=00111100;WHENs2=STATE=s3;DENG=01111110;WHENs3=STATE=s4;DENG=11111111;WHENs4=STATE=s5;DENG=01111110;WHENs5=STATE=s6;DENG=00111100;WHENs6=STATE=s7;DENG=00011000;WHENs7=STATE=s0;DENG=00000000;ENDCASE;ENDIF;ENDIF;ENDPROCESS;ENDA;【仿真波形及分析】1.仿真波形(1)单点移动式（2）幕布式（3）复位信号2.波形分析（1）单点移动式由图可以看出，当A为0时程序实现单点移动功能，如图所示DENG[7]开始亮，之后依次为DENG[6],DENG[5],DENG[4],DENG[3],DENG[2],DENG[1],DENG[0],然后DENG[1]也开始亮，依此类推，实现了功能要求（2）幕布式由图可以看出，当A为1时，如图所示，先是中间的两个灯DENG[4],DENG[5]亮，然后扩展到四个灯亮DENG[3]至DENG[6]亮，接下来是DENG[2]~DENG[7]亮，最后全亮，接着DENG[2]~DENG[7]亮，继而循环下去。从而实现功能。（3）复位功能由图三可以看出，RESET实现了在两种状态下实现异步复位的功能。【本实验总结与结论】本次实验中，开始自己是把幕布式中直接用case-when语句编写，发现有状态重合，如“00011000出现两次，这是不允许的，因此想到定义一个8个变量的数据类型，因此来控制灯的周期变化，此后编译通过。同时在实验过程中，很感谢老师支持我的错误，即敏感信号表中多加入了A，同时也清楚了敏感量表的用途。实验教材的清晰语言，也使我了解到更多的知识。在看到自己的实验成果展现在实验板上，对于能够把自己所学的东西应用到实物上面，感觉到自豪与骄傲，对数字电路都产生了极大的兴趣。【参考文献】[1]数字电路与逻辑设计实验教程，北京：北京邮电大学电路中心，2011[2]数字电路与逻辑设计，北京：北京邮电大学出版社，2009