北京邮电大学信通院2010级数字电路跑马灯实验报告

北京邮电大学数字电路实验报告实验名称：发光二极管走马灯电路设计与实现姓名:武文爵班级:21班班内序号：9学院：信息与通信工程学院日期：2012年4月一、发光二极管走马灯电路设计与实现1.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。2.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。3.实验任务与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至全亮，然后再向中间点灭，依次往复。4.设计思路和过程(1)设计一个模8计数器和一个模5计数器，在输入的时钟信号的上升沿触发。(2)对于模8计数器，当计数值达到“001”时，计数标志位设置为‘0’，进行加计数；当计数值达到“110”时，计数标志位设置为‘1’，进行减计数。(3)模5计数器的设计思路与模8计数器相同。(4)对于输入的控制信号，当控制信号为“1”时，利用3线至8线译码器输出控制信号，实现单点移动模式；当控制信号为“0”时，利用3线至8线译码器输出控制信号，利用其中的5个状态，实现幕布式；5.VHDL代码这是库申明和实体申明，有三个输入端分别为控制端，时钟，复位。一个八位的输出端。TEMP用作输出；TEMP1，TEMP2为计数器状态，用作计数器的设计FLAG1，FLAG2标记计数器的计数方式，当为1是加计数，为0时减计数。当控制端为1时实现单点移动模式，能够自启动。当控制端为0时实现幕布式，将TEMP的值赋给输出Q。6.仿真波形及分析(1)仿真波形(2)波形分析由波形可见，当控制信号输入为“1”时，输出的8个端口依次出现正脉冲，代表一个发光的点在8个发光二极管上来回的亮；当输入为“0”时，输出的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，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。7.故障及问题分析（1）开始设计时没有想到用计数器实现，导致全用case语句实现当设计单点移动时正确，但当实现幕布式是导致条件有重复故改用模8计数器实现，其实单点移动可以不用计数器而直接使用case语句，但为了统一思路都改为用计数器实现。(2)一开始设计模8计数器时，将程序下载到电路板上，拨动拨码开关使电路工作在单点移动状态时，发现只有两边的两个灯轮流亮，其他灯都不亮，即计数变量记到“111”时，计数标志位的值仍为0，下一状态计数变量变为“000”时，计数标志位才变为1，这就导致输出的信号只有两种状态。可能是因为是同步变化，then执行有时钟延时的关系，于是将计数变量改变为当为“001”时变为1，“110”时变为0就解决了这一问题。（3）仿真波形时发现都没有输出，因为忘了将TEMP赋值给Q。加上后正确。9.本实验总结与结论1.经过逻辑分析，编写VHDL代码，然后调试，进行波形仿真，最后下载到实验板实现，经过一系列工序，成功实现了数码管扫描显示控制器及发光二极管走马灯电路。2.进行数字电路实验，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。这次实验让我对VHDL这样一门硬件描述语言有了更加深刻的认识。3.通过这次实验，我对VHDL状态机有了更深层次的理解，也进一步理解了课堂上关于时序逻辑电路的内容，对于计数器、译码器的应用，有了更深层次的理解。通过这次实验，我巩固了在数字电路与逻辑设计课上学习到的理论知识，加深了对理论知识的理解。