本文格式為Word版，下載可任意編輯——數(shù)電實(shí)驗(yàn)報(bào)告發(fā)光二極管走馬燈電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)北京郵電大學(xué)

數(shù)字電路與規(guī)律設(shè)計(jì)試驗(yàn)

試驗(yàn)報(bào)告

試驗(yàn)名稱：

發(fā)光一極官走馬燈電路設(shè)計(jì)與頭現(xiàn)

學(xué)

院:

班

級:

姓

名:

學(xué)

號(hào):

任課老師：

試驗(yàn)日期：

成

績:

試驗(yàn)名稱和試驗(yàn)任務(wù)要求

試驗(yàn)名稱：發(fā)光二極管走馬燈電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)?zāi)康模孩胚M(jìn)一步了解時(shí)序電路描述方法；

⑵熟悉狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)方法。

試驗(yàn)任務(wù)要求：

設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)操縱8個(gè)發(fā)光二極管亮滅的電路，仿真驗(yàn)證其功能，并下載到試驗(yàn)板測試。

⑴單點(diǎn)移動(dòng)模式：一個(gè)點(diǎn)在8個(gè)發(fā)光二極管上來回的亮；

⑵幕布式：從中間兩個(gè)點(diǎn)，同時(shí)向兩邊依次點(diǎn)亮直至全亮，然后再向中間點(diǎn)滅，依次往復(fù)。

設(shè)計(jì)思路和過程

設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過程：⑴設(shè)計(jì)的電路擁有兩種功能，所以設(shè)定d」n操縱輸出實(shí)現(xiàn)兩種功能，規(guī)定當(dāng)d」n=0時(shí)，實(shí)現(xiàn)單

點(diǎn)移動(dòng)模式；當(dāng)d」n=1時(shí)，實(shí)現(xiàn)幕布式。同時(shí)，時(shí)序電路中鐘控是必不可少的，所以引入clk_in來實(shí)現(xiàn)鐘控。最終需輸出在試驗(yàn)板上的8個(gè)發(fā)光二極管上驗(yàn)證，所以輸出f需設(shè)定為8端口輸出,女口：f:outstd_logic_vector(7downto0)。

⑵單點(diǎn)移動(dòng)模式的實(shí)現(xiàn)：來一個(gè)時(shí)鐘沿，實(shí)現(xiàn)一次變化。單點(diǎn)移動(dòng)模式需實(shí)現(xiàn)發(fā)光二極管來回亮，

所以需定義一個(gè)16變量的數(shù)據(jù)類型。利用CASE-WHE語句實(shí)現(xiàn)狀態(tài)的轉(zhuǎn)移。狀態(tài)轉(zhuǎn)移TTT…T-T...T⑶幕布式的實(shí)現(xiàn)：需實(shí)現(xiàn)發(fā)光二極管從中間兩個(gè)點(diǎn),同時(shí)向兩邊依次點(diǎn)亮直至全亮，然后再向中間點(diǎn)滅，往復(fù)。需要8變量數(shù)據(jù)類型，利用單點(diǎn)式中信號(hào)類型定義給狀態(tài)轉(zhuǎn)移。狀態(tài)轉(zhuǎn)移需滿足：TT…TTTVHDL程序

發(fā)光二極管走馬燈電路VHDI程序:

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仿真波形圖

發(fā)光二極管走馬燈電路的仿真波形圖:

仿真波形圖分析

⑴單點(diǎn)移動(dòng)模式功能的仿真波形圖分析:

由波形可見，當(dāng)操縱信號(hào)d」n=O時(shí)，輸出的8個(gè)端口依次出

現(xiàn)正脈沖，波形浮現(xiàn)階梯狀，代表一個(gè)發(fā)光的點(diǎn)在8個(gè)發(fā)光二極管

上來回的亮，實(shí)現(xiàn)了功能要求；

⑵幕布式功能的仿真波形圖的分析：

當(dāng)操縱信號(hào)d」n=1時(shí)，輸出的8個(gè)端口出現(xiàn)正脈沖的時(shí)間與脈沖的長度浮現(xiàn)“中間寬，兩頭窄〞的外形，先是中間的兩個(gè)燈亮，接下來是中間四個(gè)燈亮，接下來是中間六個(gè)燈亮，兩旁兩個(gè)燈不亮，最終全亮，接著中間六個(gè)燈亮，兩旁兩個(gè)燈不亮，繼而循環(huán)下去，實(shí)現(xiàn)了幕布式的點(diǎn)燈方式。由圖可知，該電路實(shí)現(xiàn)了要求的規(guī)律。

故障及問題分析

⑴開始設(shè)計(jì)時(shí)想到用計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致全用case語句實(shí)現(xiàn)當(dāng)設(shè)計(jì)電路，但是仿真是發(fā)現(xiàn)：不管是單點(diǎn)移動(dòng)式還是幕布式只能實(shí)現(xiàn)單方向的移動(dòng)，而無法進(jìn)行反方向的移動(dòng)。最終，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試驗(yàn)，所以引進(jìn)了16個(gè)

信號(hào)數(shù)據(jù)類型進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)移。

⑵電路擁有兩個(gè)功能，不能同時(shí)將這兩個(gè)功能實(shí)現(xiàn)，所以需引進(jìn)操縱信號(hào)來操縱功能的實(shí)現(xiàn)。

⑶引入時(shí)鐘，操縱狀態(tài)的變化，此次的時(shí)鐘的周期不用分頻器來分頻，利用試驗(yàn)板上先用的低頻率時(shí)鐘，可以實(shí)現(xiàn)發(fā)光二極管的狀態(tài)變化。

⑷試驗(yàn)的程序設(shè)計(jì)基本上問題不大，主要是要熟練把握IF-THEN,CASE-WHE語句等。

總結(jié)和結(jié)論

這學(xué)期的數(shù)字電路與規(guī)律設(shè)計(jì)試驗(yàn)在這一周終止了。

這學(xué)期學(xué)了一門新課程，接觸了關(guān)于課程的試驗(yàn)，我發(fā)現(xiàn)理論聯(lián)系實(shí)際，試驗(yàn)驗(yàn)證理論的方法令人感到很滿足。每次做試驗(yàn)都會(huì)期待這次的電路設(shè)計(jì)自己會(huì)做出一個(gè)什么東西出來。試驗(yàn)課終止了，回想這幾周的試驗(yàn)，現(xiàn)在的我可以很愉快的說：現(xiàn)在自己已經(jīng)基本上把握了數(shù)字電路的設(shè)計(jì)了。

這幾周的數(shù)字規(guī)律電路設(shè)計(jì)試驗(yàn)，我明白了一個(gè)重要的道理：進(jìn)行試驗(yàn)，理論分析是十分重要的一環(huán)，只有規(guī)律分析透徹?zé)o誤了，才能用語言進(jìn)行描述，進(jìn)而用硬件實(shí)現(xiàn)。這幾次試驗(yàn)讓我對VHDI這樣

一門硬件描述語言有了更加深刻的認(rèn)識(shí)。

同時(shí)，我也明白了做