《可編程邏輯器件與硬件描述語言》課程設(shè)計指導(dǎo)書

1、EDA課程設(shè)計目錄1 多功能數(shù)字鐘的設(shè)計11.1 設(shè)計要求11.2 設(shè)計提示12 數(shù)字頻率計32.1 設(shè)計要求32.2 設(shè)計提示33 拔河游戲機53.1設(shè)計要求53.2設(shè)計提示54 洗衣機控制器74.1 設(shè)計要求74.2設(shè)計提示75 簡易音樂播放器105.1設(shè)計任務(wù)105.2設(shè)計提示106 具有四種信號燈的交通燈控制器136.1設(shè)計要求136.2設(shè)計提示137 自動售郵票機157.1設(shè)計要求157.2設(shè)計提示158 信號發(fā)生器17 8.1設(shè)計要求178.2設(shè)計提示179 點陣設(shè)計219.1設(shè)計要求219.1設(shè)計任務(wù)2110 擲色子游戲設(shè)計211 多功能數(shù)字鐘的設(shè)計1.1 設(shè)計要求設(shè)計一個能進行

2、時、分、秒計時的十二小時制或二十四小時制的數(shù)字鐘，并具有定時與鐘功能，能在設(shè)定的時間發(fā)出鬧鈴音，能非常方便地對小時、分鐘和秒進行手動調(diào)節(jié)以校時間，每逢整點，產(chǎn)生報時音報時。系統(tǒng)框圖如圖1-1所示： 圖1-1 多功能數(shù)字鐘系統(tǒng)框圖1.2 設(shè)計提示 此設(shè)計問題可分為主控電路、計數(shù)器模塊和掃描顯示三大部，主控電路中各種特殊功能的實現(xiàn)設(shè)計問題的關(guān)鍵。用兩個電平信號A、B進行模式選擇，AB=00為模式0，系統(tǒng)為計時狀態(tài)；AB=01為模式1，系統(tǒng)為手動校時狀態(tài)；AB=10為模式2，系統(tǒng)為鬧鐘設(shè)置狀態(tài)。設(shè)置一個turn信號，當turn=0時，表示在手動校對時，選擇調(diào)整分鐘部分；當turn=1時，表示在手動校

3、對時，選擇調(diào)整小時部分。設(shè)置一個change信號，在手動校時或鬧鐘設(shè)置模式下，每按一次，計數(shù)器加1。設(shè)置一個reset信號，當reset=0時，整個系統(tǒng)復(fù)位；當reset=1時，系統(tǒng)進行計時或其他特殊功能操作。設(shè)置一個鬧鐘設(shè)置信號reset1，當reset1=0時，對鬧鐘進行設(shè)置，當reset1=0時，關(guān)閉鬧鐘信號。設(shè)置狀態(tài)顯示信號（連發(fā)光二極管）：LD_alert指示是否設(shè)置了鬧鈴功能；LD_h指示當前調(diào)整的是小時信號；LD_m指示當前調(diào)整的是分鐘信號。當鬧鐘功能設(shè)置后（LD_alert=1），系統(tǒng)應(yīng)啟動一個比較電路，當計時與預(yù)設(shè)鬧鈴時間相等時，啟動鬧鈴聲，直到關(guān)閉鬧鈴信號有效。整點報時部分

4、由分和秒計時同時為0（或60）啟動，與鬧鈴共用一個揚聲器驅(qū)動信號out。系統(tǒng)計時時鐘為clk=1Hz，選擇另一時鐘clk_lk=1024Hz作為產(chǎn)生鬧鈴聲、報時音的時鐘信號。主控電路狀態(tài)表如表1-1所示。硬件系統(tǒng)示意圖如圖1-2所示。表 1-1 數(shù)字鐘主控電路狀態(tài)表模式選擇秒、分、時計數(shù)器秒沖輸出狀態(tài)備注resetreset1A BturnLD_hLD_mLD_alert0xx xxx000系統(tǒng)復(fù)位1x0 0xclk000系統(tǒng)計時1x0 10change=分計數(shù)器加1010手動校時1x0 11change=時計數(shù)器加1100111 00change=分計數(shù)器加1011設(shè)置鬧鐘111 01cha

5、nge=時計數(shù)器加110110x xxx000關(guān)閉鬧鐘圖1-2 數(shù)字鐘硬件系統(tǒng)示意圖2 數(shù)字頻率計2.1 設(shè)計要求設(shè)計一個能測量方波信號頻率的頻率計，測量結(jié)果用十進制顯示，測量的頻率范圍是1100KHz，分成兩個頻段，即1999Hz，1KHz100KHz，用三位數(shù)碼管顯示測量頻率，用LED顯示表示單位，如亮綠燈表示Hz，亮紅燈表示KHz。具有自動校驗和測量兩種功能，即能用標準時鐘校驗測量精度。具有超量程報警功能，在超出目前量程檔的測量范圍時，發(fā)出燈光和音響信號。系統(tǒng)框圖如圖3-1所示。圖 2-1 頻率計系統(tǒng)框圖2.2 設(shè)計提示脈沖信號的頻率就是在單位時間內(nèi)所產(chǎn)生的脈沖個數(shù)，其表達式f=N/T，

6、f為被測信號的頻率，N為計數(shù)器所累計的脈沖個數(shù)，T為產(chǎn)生N個脈沖所需的時間，所以在1秒時間內(nèi)計數(shù)器所記錄的結(jié)果，就是被測信號的頻率。此設(shè)計問題可分為測量/校驗選擇模塊、計數(shù)器模塊、送存選擇器報警模塊、鎖存模塊和掃描顯示模塊幾部分。測量/選擇模塊的輸入信號為：選擇信號selet、被測信號meas、測試信號test，輸出信號為CP1，當selet=0時，為測量狀態(tài)，CP1=meas；當select=1時，為校驗狀態(tài)，CP1=test，校驗與測量共用一個電路，只是被測信號CP1不同而已。設(shè)置1秒定時信號（周期為2秒），在1秒定時時間內(nèi)的所有被測信號送計數(shù)器輸入端。計數(shù)器對CP1信號進行計數(shù)，在1秒定

7、時結(jié)束后，將計數(shù)器結(jié)果送鎖存器鎖存，同時將計數(shù)器清零，為下一次采樣測量做好準備。設(shè)置量程檔控制開關(guān)K，單位顯示信號Y，當K=0時，為1999Hz量程檔，數(shù)碼管顯示的數(shù)值為被測信號頻率值，Y顯示綠色，即單位為Hz，當K=1時，為1KHz100KHz量程檔，被測信號頻率值為數(shù)碼管顯示的數(shù)值乘以1000，Y顯示紅色，即單位KHz。設(shè)置超出量程檔測量范圍示警信號alert。計數(shù)器由四級十進制計數(shù)構(gòu)成（帶進位C）。若被測信號頻率小于1KHz（K=0），則計數(shù)器只進行三級十進制計數(shù)，最大顯示值為999.Hz，如果被測信號頻率超過此范圍，示警信號驅(qū)動燈光、揚聲器報警；若被測信號為1KHz100KHz（K=1

8、），計數(shù)器進行四位十進制計數(shù)，取高三位顯示，最大顯示值為99.9KHz，如果被測信號頻率超過此范圍，報警。送存選擇、報警電路狀態(tài)表如表2-1所列。表2-1 送存選擇、報警電路狀態(tài)表量程控制計數(shù)器鎖存小數(shù)點位置報警信號KQ40CD3 D2 D1alert001101XX0001Q3 Q2 Q1Q3 Q2 Q1Q4 Q3 Q2Q4 Q3 Q2右第一位右第一位右第二位右第二位0101硬件系統(tǒng)示意圖案如圖2-2所示。圖2-2 數(shù)字頻率計硬件系統(tǒng)示意圖3 拔河游戲機3.1設(shè)計要求設(shè)計一個能進行拔河游戲的電路。電路使用15個（或9個）發(fā)光二極管表示拔河的“電子繩”，開機后只有中間一個發(fā)亮，此即拔河的中心點

9、。游戲甲乙雙方各持一個按鈕，迅速地、不斷地按動產(chǎn)生脈沖，誰按得快，亮點向誰方向移動，每按一次，亮點移動一次。亮點移到任一方終端二極管，這一方就獲勝，此時雙方按鈕均無作用，輸出保持，只有復(fù)位后才使亮點恢復(fù)到中心。由裁判下達比賽開始命令后，甲乙雙方才能輸入信號，否則，輸入信號無效。 用數(shù)碼管顯示獲勝者的盤數(shù)，每次比賽結(jié)束自動給獲勝方加分。 系統(tǒng)框圖如圖3-1所示。圖3-1 拔河游戲機系統(tǒng)框圖3.2設(shè)計提示 此設(shè)計問題可以分為加/減計數(shù)器、譯碼器和甲乙雙方的得分計數(shù)器顯示電路幾部分。設(shè)置參賽雙方輸入脈沖信號in1、in2，用可逆計數(shù)器的加、減計數(shù)輸入端分別接受兩路按鈕脈沖信號。設(shè)置裁判員“開始”信號

10、begin，begin有效后，可逆計數(shù)器才接受in1、in2信號。用一個四線-十六線譯碼器，輸出接15個（或9個）發(fā)光二極管，設(shè)置一個復(fù)位信號reset，比賽開始，reset信號使譯碼器輸入為1000，譯碼后中心處二極管點亮，當計數(shù)器進行加法計數(shù)時，亮點向右移，減法計數(shù)時，亮點向左移。當亮點移到任一方終端時，由控制電路產(chǎn)生一個信號使計數(shù)器停止接受計數(shù)脈沖。 將雙方終端二極管“點亮”信號分別接兩個得分計數(shù)顯示電路，當一方取勝時，相應(yīng)的得分計數(shù)器進行一次得分計數(shù)，這樣得到雙方取勝次數(shù)的顯示。設(shè)置一個記分計數(shù)器復(fù)位信號reset1，使雙方得分可以清零。硬件系統(tǒng)示意圖如圖3-2所示。 圖3-2 拔河游

11、戲機硬件系統(tǒng)示意圖4 洗衣機控制器4.1 設(shè)計要求設(shè)計一個洗衣機洗滌程序控制器，控制洗衣機的電機作如下規(guī)律運轉(zhuǎn)：圖4-1 洗衣機控制器控制要求用兩位數(shù)碼管預(yù)置洗滌時間（分鐘數(shù)），洗滌過程在送入預(yù)置時間后開始運轉(zhuǎn)，洗滌中按倒計時方式對洗滌過程作計時顯示，用LED表示電機的正、反轉(zhuǎn)，如果定時時間到，則停機并發(fā)出音響信號。 系統(tǒng)框圖如圖4-2所示。圖4-2 洗衣機控制器系統(tǒng)框圖4.2設(shè)計提示 此設(shè)計問題可分為洗滌預(yù)置時間編碼模塊、減法計數(shù)顯示、時序電路、譯碼驅(qū)動模塊四大部分。 設(shè)置預(yù)置信號LD，LD有效后，可以對洗滌時間計數(shù)器進行預(yù)置數(shù)，用數(shù)據(jù)開關(guān)K1K10分別代表數(shù)字1、2、9、0，用編碼器對數(shù)據(jù)

12、開關(guān)K1K10的電平信號進行編碼，編碼器真值表如表4-1所列，編碼后的數(shù)據(jù)寄存。 表4-1 編碼器真值表數(shù)據(jù)開關(guān)電平信號編碼器輸出K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8 K9 K10Q3 Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1

13、 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 設(shè)置洗滌開始信號start，start有效則洗滌時間計數(shù)器進行倒計數(shù)，并用數(shù)碼管顯示，同時啟動時序電路工作。 時序電路中含有20秒定時信號，10秒定時信號，設(shè)為A、B，A、B為“0”表示定時時間未到，A、B為“1”表示定時時間到。 時序電路狀態(tài)表如表5-2所列。 表4-2 時序電路狀態(tài)表狀態(tài)電機時間/SS0S1S2S3正轉(zhuǎn)停止反轉(zhuǎn)停止20102010狀態(tài)編碼為： S0=00 S1=01 S2=11 S3=10 若選JK觸發(fā)器，其輸出為Q2 Q1 邏輯賦值后的狀態(tài)

14、表如表4-3所列。 表4-3 邏輯賦值后的狀態(tài)表A BQn2 Qn1Q2n+1 Q1n+1說明0 X1 XX 0X 10 X1 XX 0X 10 00 00 10 11 11 11 01 00 00 10 11 11 11 01 00 0維持S0S0S1維持S1S1S2維持S2S2S3維持S3S3S0設(shè)置電機正轉(zhuǎn)信號run，反轉(zhuǎn)信號rev，暫停信號pause，由時序電路的輸出Q2Q1經(jīng)譯碼驅(qū)動模塊，可使顯示信號正確反映電路的工作狀態(tài)，譯碼驅(qū)動模塊真值表如表4-4所列。 表4-4 譯碼驅(qū)動電路真值表Q2 Q1runrevpause0 00 11 11 0100000100101直到洗滌計時時間到

15、，時序電路異步復(fù)位，并啟動音響電路。 硬件系統(tǒng)示意圖如圖4-3所示。圖4-3 洗衣機控制器硬件系統(tǒng)示意圖5 簡易音樂播放器5.1設(shè)計任務(wù)產(chǎn)生音樂的兩個因素是音樂頻率和音樂的持續(xù)時間，以純硬件完成演奏電路比利用微處理器（CPU）來實現(xiàn)樂曲演奏要復(fù)雜的多如果不借助于功能強大的EDA工具和硬件描述語言，憑借傳統(tǒng)的數(shù)字邏輯技術(shù)，即使最簡單的演奏電路也難以實現(xiàn)。根據(jù)設(shè)計要求，樂曲硬件演奏電路系統(tǒng)主要由數(shù)控分頻器和樂曲存儲模塊組成。數(shù)控分頻器對FPGA的基準頻率進行分頻，得到與各個音階對應(yīng)的頻率輸出。樂曲存儲模塊產(chǎn)生節(jié)拍控制和音階選擇信號，即在此模塊中可存放一個樂曲曲譜真值表，由一個計數(shù)器來控制此真值表的

16、輸出，而由計數(shù)器的計數(shù)時鐘信號作為樂曲節(jié)拍控制信號。5.2設(shè)計提示1、音名與頻率的關(guān)系音樂的十二平均率規(guī)定：每兩個八度音（如簡譜中的中音與高音）之間的頻率相差一倍在兩個八度音之間，又可分為十二個半音，每兩個半音的頻率比為4。另外，音名（簡譜中的低音）的頻率為440Hz，音名B到C之間，E到F之間為半音，其余為全音，由此可以計算出簡譜中從低音1到高音1之間每個音名的頻率如表1所示.表1 簡譜中的音名與頻率的關(guān)系音名頻率/Hz音名頻率/Hz音名頻率/Hz低音1261.63中音1532.25高音11046.50低音2293.67中音2587.33高音21174.66低音3329.63中音3659.2

17、5高音31318.51低音4349.23中音4698.46高音41396.92低音5391.99中音5783.99高音51567.98低音6440中音6880高音61760低音7493.88中音7987.76高音71975.52由于音階頻率多為非整數(shù)，而分頻系數(shù)又不能為小數(shù)，故必須將得到的分頻數(shù)四舍五入取整。若基準頻率過低，則由于分頻系數(shù)過小，四舍五入取整后的誤差較大，若基準頻率過高，雖然誤碼差變小，但分頻結(jié)構(gòu)將變大。實際的設(shè)計應(yīng)綜合考慮兩方面的因素,在盡量減小頻率誤差的前提下取舍合適的基準頻率。本例中以4MHz的基準頻率為例，若無4MHz的時鐘頻率，實際上,只要各個音名間的相對品頻率關(guān)系不變

18、，C作1與D作1演奏出的音樂聽起來都不會“走調(diào)”。2、控制音長的節(jié)拍發(fā)生器以“梁祝”片段為例，其最小的節(jié)拍為1拍。將1拍的時長定為0.25秒，則只需要再提供一個4Hz的時鐘頻率即可產(chǎn)生1拍的時長，演奏的時間控制通過ROM查表的方式來完成。對于占用時間較長的節(jié)拍，如全音符為4拍（重復(fù)4），2/4音符為2拍（重復(fù)2），1/4音符為1拍（重復(fù)1）。3、附：歌曲名：梁祝00: 3;01: 3;02: 3;03: 3;04: 5;05: 5;06: 5;07: 6;08: 8;09: 8;10: 8;11: 9;12: 6;13: 8;14: 5;15: 5;16:12;17:12;18:12;19:1

19、5;20:13;21:12;22:10;23:12;24: 9;25: 9;26: 9;27: 9;28: 9;29: 9;30: 9;31: 0;32: 9;33: 9;34: 9;35:10;36: 7;37: 7;38: 6;39: 6;40: 5; 41: 5;42: 5;43: 6;44: 8;45: 8;46: 9;47: 9;48: 3;49: 3;50: 8;51: 8;52: 6;53: 5;54: 6;55: 8;56: 5;57: 5;58: 5;59: 5;60: 5;61: 5;62: 5;63: 5;64:10;65:10;66:10;67:12;68: 7;69:

20、 7;70: 9;71: 9;72: 6;73: 8;74: 5;75: 5;76: 5;77: 5;78: 5;79: 5;80: 3;81: 5;82: 3;83: 3;84: 5;85: 6;86: 7;87: 7;88: 6;89: 6;90: 6;91: 6;92: 6;93: 6;94: 5;95: 6;96: 8;97: 8;98: 8;99: 9;100:12;101:12;102:12;103:10;104: 9;105: 9;106:10;107: 9;108: 8;109: 8;110: 6;111: 5;112: 3;113: 3;114: 3;115: 3;116:

21、8;117: 8;118: 8;119: 8;120: 6;121: 8;122: 6;123: 5;124: 3;125: 5;126: 6;127: 8; 128: 5;129: 5;130: 5;131: 5;132: 5;133: 5;134: 5;135: 5;136: 0;137: 0;138: 0;歌曲名：生日快樂00:13;01:13;02:13;03:13;04:13;05:13;06:13;07:12;08:12;09:10;10:10;11:10;12:10;13:12;14:12;15:12;16:12;17:15;18:15;19:15;20:15;21:13; 22

22、:13;23:12;24:12;25:13;26:13;27:13;28:13;29:13;30:13;31:13;32:13; 33:10;34:10;35:10;36:10;37:12;38:12;39:13;40:13; 41:12;42:12;43:12; 44:12;45:10;46:10;47:10;48:10;49: 8;50: 8;51: 6;52: 6;53:12;54:12; 55:10;56:10;57: 9;58: 9;59: 9;60: 9;61: 9;62: 9;63: 9;64: 9;65: 9; 66: 9;67: 9;68: 9;69: 9;70: 9;71:

23、10;72:10;73:12;74:12;75:12;76:12; 77:12;78:12;79:13;80:13;81:10;82:10;83:10;84:10;85: 9;86: 9;87: 9; 88: 9;89: 8;90: 8;91: 8;92: 8;93: 8;94: 8;95: 8;96: 8;97:12;98:12; 99:12;100:12;101:12;102:12;103:10;104:10;105: 9;106: 9;107: 8;108: 8;109: 6;110: 6;111: 8;112: 8;113: 5;114: 5;115: 5;116: 5;117: 5;

24、118: 5;119: 5;120: 5;121: 5;122: 5;123: 5;124: 5;125: 0;126: 0;127: 0;歌曲名：隱形的翅膀00: 10;01: 10;02: 12;03:12;04:15;05:15;06:15;07:15;08:15;09:15;10:15;11:15;12:15;13:15;14:15;15:15;16:13;17:13;18:12;19:12;20:13;21:13;22:15;23:15;24:10;25:10;26: 9;27: 9;28: 8;29: 8;30: 8;31: 8;32: 8;33: 8;34: 8;35:8;36:

25、 8;37: 8;38:15;39:15;40:15; 41:15;42:13;43:13;44:12;45:12;46:10;47:10;48:9;49:9;50: 8;51: 9;52: 9;53: 9;54: 9;55: 9;56: 9;57: 9;58: 9;59: 9;60: 10;61:10;62:12;63:12;64:15;65:15;66:15;67:15;68:15;69:15;70:15;71:15;72:15;73:15;74:15;75:15;76:13;77:13;78:12;79:12;80:13;81:13;82:15;83:15;84:10;85:10;86:

26、9;87:9;88: 8;89: 8;90: 8;91: 8;92: 8;93: 8;94: 8;95: 8;96: 8;97: 8;98:15;99:15;100:15;101:15;102:13;103:13;104:12;105:12;106:10;107:10;108: 9;109: 9;110: 8;111: 8;112: 8;113: 8;114: 8;115: 8;116: 8;117: 8;118: 8;119: 8; 120: 10;121:10;122:12;123:12;124:15;125:15;126:15;127:15;128:15;129:15;130:15;13

27、1:15;132:14;133:14;134:14;135:14;136:13;137:13;138:12;139:12;140:13;141:13;142:15;143:15;144:10;145:10;146:9;147:9;148:8;149:8;150:8;151:8;152:8;153:8;154:8;155:8;156:8;157:8;158:15;159:15;160:15;161:15;162:13;163:13;164:12;165:12;166:10;167:10;168:9;169:9;170:9;171:9;172:9;173:9;174:9;175:9;176:8;1

28、77:8;178:8;179:8;180:8;181:8;182:8;183:8;歌曲名:一剪梅00: 6;01: 6;02: 6;03: 6;04:10;05:10;06:10;07:10;08:10;09:10;10: 9;11: 8;12: 7;13: 7;14: 8;15: 8;16: 7;17: 7;18: 5;19: 5;20: 6;21: 6;22: 6;23: 6;24: 6;25: 6;26: 6;27: 6;28: 6;29: 6;30: 6;31: 6;32: 6;33: 9;34: 6;35: 6;36: 6;37: 7;38: 7;39: 7;40: 7; 41: 7

29、;42: 7;43: 6;44: 8;45: 9;46: 9;47: 9;48: 9;49:10;50:12;51:10;52: 9;53:10;54:10;55:10;56:10;57:10;58:10;59:10;60:10;61:10;62:10;63:10;64:10;65:10;66:10;67:10;68:12;69:13;70:13;71:13;72:13;73:13;74:13;75:12;76:10;77: 9;78: 9;79: 9;80: 9;81: 9;82: 9;83: 8;84: 9;85:10;86:10;87:10;88:10;89:10;90:10;91: 9

30、;92:10;93: 6;94: 6;95: 6;96: 6;97: 6;98: 6;99: 6;100: 6;101: 7;102: 7;103: 7;104: 6;105: 5;106: 5;107: 7;108: 7;109: 0;110: 0;111: 5;112: 3;113: 7;114: 7;115: 8;116: 7;117: 6;118: 6;119: 6;120: 6;121: 6;122: 6;123: 6;124: 6;125: 6;126: 6;127: 6;128: 6;129: 0;130: 0;131: 0;6 具有四種信號燈的交通燈控制器 6.1設(shè)計要求 設(shè)計

31、一個具有四種信號燈的交通燈控制器。設(shè)計要求是：由一條主干道和一條支干道匯合成十字路口，在每個入口處設(shè)置紅、綠、黃、左拐允許四盞信號燈，紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行，黃燈亮則給行駛中的車輛有時間停在禁行線外，左拐燈亮允許車輛向左拐彎。信號燈變換次序為：主支干道交替允許通行，主干道每次放行40S，亮5S紅燈讓行駛中的車輛有時間停到禁行線外，左拐放行15秒，亮5S紅燈；支干道放行30S，亮5S黃燈，左拐放行15秒，亮5S紅燈。各計時電路為倒計時顯示。系統(tǒng)框圖如圖6-1所示。圖6-1具有四種信號燈的交通燈控制器系統(tǒng)框圖6.2設(shè)計提示此設(shè)計問題可分成定時模塊、主控電路、譯碼驅(qū)動電路和掃描顯示幾部分。

32、定時模塊中設(shè)置40秒、30秒、15秒、5秒計時電路，倒計時可以用減法計數(shù)器實現(xiàn)。狀態(tài)表如表6-1所示。由于主干道和支干道紅燈亮的時間分別為55秒和65秒，所以，還要設(shè)置55秒、65秒倒計時顯示電路。設(shè)置主干道紅燈顯示信號LA1，黃燈顯示信號LA2，綠燈顯示信號LA3，左拐燈信號LA4；支干道紅燈顯示信號LB1，黃燈顯示信號LB2，綠燈顯示信號LB3，左拐燈信號LB4。表6-1 具有四種信號燈的交通燈控制器狀態(tài)表狀態(tài) 主干道 支干道 時間/S S0S1S2S3S4S5S6S7綠燈亮，允許通行黃燈亮，停車 左拐燈亮，允許左行黃燈亮，停車紅燈亮，禁止通行 紅燈亮，禁止通行 紅燈亮，禁止通行 紅燈亮，

33、禁止通行 紅燈亮，禁止通行 紅燈亮，禁止通行 紅燈亮，禁止通行 紅燈亮，禁止通行 綠燈亮，允許通行 黃燈亮，停車 左拐燈亮，允許左行 黃燈亮，停車 405155305155設(shè)置系統(tǒng)使能信號EN，時鐘信號clk。硬件系統(tǒng)示意圖如圖6-2所示。圖6-2具有四種信號燈的交通燈控制器硬件系統(tǒng)示意圖 7 自動售郵票機 7.1設(shè)計要求 設(shè)計一個自動售郵票機，用開關(guān)電平信號模擬投幣過程，每次投一枚硬幣，但可以連續(xù)投入數(shù)枚硬幣。機器能自動識別硬幣金額，最大為1元，最小為5角。設(shè)定票價為2.5元，每次售一張票。購票時先投入硬幣，當投入的硬幣總金額達到或超過票的面值時，機器發(fā)出指示，這時可以按取票鍵取出票。如果所

34、投硬幣超過票的面值則會提示找零錢，取完票以后按找零鍵則可以取出零錢。系統(tǒng)框圖如圖7-1所示。圖7-1 自動售郵票機系統(tǒng)框圖7.2設(shè)計提示此設(shè)計問題可分為幣值輸入相加模塊、主控模塊和幣值顯示幾部分。 在幣值輸入相加模塊中，用兩個開關(guān)電平輸入按鈕分別代表2種硬幣輸入，one表示1元，half表示5角，每按一次，表示投入一枚硬幣。設(shè)置5角和1元輸入計數(shù)電路，并設(shè)置控制電路，由5角和1元輸入的次數(shù)控制十進制加法器的加數(shù)A和被加數(shù)B，使輸入的幣值實時相加。用兩位數(shù)碼管顯示當前的投入幣值，顯示的幣值位元角，輸入控制模塊狀態(tài)表如表7-1所列。在主控模塊中設(shè)置一個復(fù)位信號reset，用于中止交易（系統(tǒng)復(fù)位）。

35、設(shè)置一個取票信號ok，一個郵票給出信號tout，tout接LED顯示，燈亮則表示可以取票，否則取票鍵無效，按ok鍵取票，燈滅。設(shè)置一個取零錢信號charge，一個零錢輸出信號mout，mout接LED顯示，燈亮則表示有零錢，按charge取零錢，燈滅。主控模塊中是一個狀態(tài)機，當幣值等于2.5元時，有郵票給出，不找零錢；當幣值為3.0元時，有郵票給出，找零錢；其余情況下，既無票給出也不找零錢。表7-1幣值輸入相加模塊狀態(tài)表5角輸入5角計數(shù)器輸出加數(shù) 1元輸入1元計數(shù)器輸出被加數(shù)half Aone B0 0 1 2 3 4 5 0.0 0.51.0 1.5 2.0 2.5 0 0 1 2 3 00

36、 10 20 30 系統(tǒng)硬件示意圖如圖7-2所示。圖7-2自動售郵票機硬件系統(tǒng)框圖 8 信號發(fā)生器系統(tǒng)設(shè)計 8.1設(shè)計要求 設(shè)計一個簡易信號發(fā)生器。要求能夠產(chǎn)生正弦波、方波、鋸齒波和三角波信號，并能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)頻功能；最終能在示波器上觀察到各種波形。8.2設(shè)計提示 利用LPM參數(shù)可設(shè)置模塊定制實現(xiàn)ROM模塊，分別存放正弦波、三角波、方波和鋸齒波的數(shù)據(jù)，利用VHDL編程實現(xiàn)計數(shù)器或地址信號發(fā)生器讀取ROM，將ROM輸出結(jié)果輸入八位DA轉(zhuǎn)換器，在示波器上觀察波形。;正弦表格SETTAB0:DB80H,83H,86H,89H,8DH,90H,93H,96HDB099H,09CH,09FH,0A2H,0A

37、5H,0A8H,0ABH,0AEHDB0B1H,0B4H,0B7H,0BAH,0BCH,0BFH,0C2H,0C5HDB0C7H,0CAH,0CCH,0CFH,0D1H,0D4H,0D6H,0D8HDB0DAH,0DDH,0DFH,0E1H,0E3H,0E5H,0E7H,0E9HDB0EAH,0ECH,0EEH,0EFH,0F1H,0F2H,0F4H,0F5HDB0F6H,0F7H,0F8H,0F9H,0FAH,0FBH,0FCH,0FDHDB0FDH,0FEH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFHDB0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FEH,

38、0FDHDB0FDH,0FCH,0FBH,0FAH,0F9H,0F8H,0F7H,0F6HDB0F5H,0F4H,0F2H,0F1H,0EFH,0EEH,0ECH,0EAHDB0E9H,0E7H,0E5H,0E3H,0E1H,0DEH,0DDH,0DAHDB0D8H,0D6H,0D4H,0D1H,0CFH,0CCH,0CAH,0C7HDB0C5H,0C2H,0BFH,0BCH,0BAH,0B7H,0B4H,0B1HDB0AEH,0ABH,0A8H,0A5H,0A2H,9FH,9CH,99HDB96H,93H,90H,8DH,89H,86H,83H,80HDB80H,7CH,79H,78H,72

39、H,6FH,6CH,69HDB66H,63H,60H,5DH,5AH,57H,55H,51HDB4EH,4CH,48H,45H,43H,40H,3DH,3AHDB38H,35H,33H,30H,2EH,2BH,29H,27HDB25H,22H,20H,1EH,1CH,1AH,18H,16HDB15H,13H,11H,10H,0EH,0DH,0BH,0AHDB09H,08H,07H,06H,05H,04H,03H,02HDB02H,01H,00H,00H,00H,00H,00H,00HDB00H,00H,00H,00H,00H,00H,01H,02HDB02H,03H,04H,05H,06H,0

40、7H,08H,09HDB0AH,0BH,0DH,0EH,10H,11H,13H,15HDB16H,18H,1AH,1CH,1EH,20H,22H,25HDB27H,29H,2BH,2EH,30H,33H,35H,38HDB3AH,3DH,40H,43H,45H,48H,4CH,4EHDB51H,55H,57H,5AH,5DH,60H,63H,66HDB69H,6CH,6FH,72H,76H,79H,7CH,80H; 三角波SETTAB1:DB80H,81H,82H,83H,84H,85H,86H,87HDB88H,89H,8AH,8BH,8CH,8DH,8EH,8FHDB90H,91H,92H

41、,93H,94H,95H,96H,97HDB98H,99H,9AH,9BH,9CH,9DH,9EH,9FHDB0A0H,0A1H,0A2H,0A3H,0A4H,0A5H,0A6H,0A7HDB0A8H,0A9H,0AAH,0ABH,0ACH,0ADH,0AEH,0AFHDB0B0H,0B1H,0B2H,0B3H,0B4H,0B5H,0B6H,0B7HDB0B8H,0B9H,0BAH,0BBH,0BCH,0BDH,0BEH,0BFHDB0BEH,0BDH,0BCH,0BBH,0BAH,0B9H,0B8H,0B7HDB0B6H,0B5H,0B4H,0B3H,0B2H,0B1H,0B0H,0AFHD

42、B0AEH,0ADH,0ACH,0ABH,0AAH,0A9H,0A8H,0A7HDB0A6H,0A5H,0A4H,0A3H,0A2H,0A1H,0A0H,09FHDB9EH,9DH,9CH,9BH,9AH,99H,98H,97HDB96H,95H,94H,93H,92H,91H,90H,8FHDB8EH,8DH,8CH,8BH,8AH,89H,88H,87HDB86H,85H,84H,83H,82H,81H,80H,7FHDB7EH,7DH,7CH,7BH,7AH,79H,78H,77HDB76H,75H,74H,73H,72H,71H,70H,6FHDB6EH,6DH,6CH,6BH,6AH

43、,69H,68H,67HDB66H,65H,64H,63H,62H,61H,60H,5FHDB5EH,5DH,5CH,5BH,5AH,59H,58H,57HDB56H,55H,54H,53H,52H,51H,50H,4FHDB4EH,4DH,4CH,4BH,4AH,49H,48H,47HDB46H,45H,44H,43H,42H,41H,40H,3FHDB40H,41H,42H,43H,44H,45H,46H,47HDB48H,49H,4AH,4BH,4CH,4DH,4EH,4FHDB50H,51H,52H,53H,54H,55H,56H,57HDB58H,59H,5AH,5BH,5CH,5D

44、H,5EH,5FHDB60H,61H,62H,63H,64H,65H,66H,67HDB68H,69H,6AH,6BH,6CH,6DH,6EH,6FHDB70H,71H,72H,73H,74H,75H,76H,77HDB78H,79H,7AH,7BH,7CH,7DH,7EH,7FH;鋸齒波SETTAB2:DB00H,01H,02H,03H,04H,05H,06H,07HDB08H,09H,0AH,0BH,0CH,0DH,0EH,0FHDB10H,11H,12H,13H,14H,15H,16H,17HDB18H,19H,1AH,1BH,1CH,1DH,1EH,1FHDB20H,21H,22H,2

45、3H,24H,25H,26H,27HDB28H,29H,2AH,2BH,2CH,2DH,2EH,2FHDB30H,31H,32H,33H,34H,35H,36H,37HDB38H,39H,3AH,3BH,3CH,3DH,3EH,3FHDB40H,41H,42H,43H,44H,45H,46H,47HDB48H,49H,4AH,4BH,4CH,4DH,4EH,4FHDB50H,51H,52H,53H,54H,55H,56H,57HDB58H,59H,5AH,5BH,5CH,5DH,5EH,5FHDB60H,61H,62H,63H,64H,65H,66H,67HDB68H,69H,6AH,6BH,

46、6CH,6DH,6EH,6FHDB70H,71H,72H,73H,74H,75H,76H,77HDB78H,79H,7AH,7BH,7CH,7DH,7EH,7FHDB80H,81H,82H,83H,84H,85H,86H,87HDB88H,89H,8AH,8BH,8CH,8DH,8EH,8FHDB90H,91H,92H,93H,94H,95H,96H,97HDB98H,99H,9AH,9BH,9CH,9DH,9EH,9FHDB0A0H,0A1H,0A2H,0A3H,0A4H,0A5H,0A6H,0A7HDB0A8H,0A9H,0AAH,0ABH,0ACH,0ADH,0AEH,0AFHDB0B0

47、H,0B1H,0B2H,0B3H,0B4H,0B5H,0B6H,0B7HDB0B8H,0B9H,0BAH,0BBH,0BCH,0BDH,0BEH,0BFHDB0C0H,0C1H,0C2H,0C3H,0C4H,0C5H,0C6H,0C7HDB0C8H,0C9H,0CAH,0CBH,0CCH,0CDH,0CEH,0CFHDB0D0H,0D1H,0D2H,0D3H,0D4H,0D5H,0D6H,0D7HDB0D8H,0D9H,0DAH,0DBH,0DCH,0DDH,0DEH,0DFHDB0E0H,0E1H,0E2H,0E3H,0E4H,0E5H,0E6H,0E7HDB0E8H,0E9H,0EAH,0EBH,0ECH,0EDH,0EEH,0EFHDB0F0H,0F1H,0F2H,0F3H,0F4H,0F5H,0F6H,0F7HDB0F8H,0F9H,0FAH,0FBH,0FCH,0FDH,0FEH,0FFH;方波SETTAB3:DB0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,