數(shù)字電路跑馬燈實(shí)驗(yàn)報(bào)告

實(shí)驗(yàn)名稱：發(fā)光二極管走馬燈電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)姓名:班級(jí):班內(nèi)序號(hào)：學(xué)院：日期：一、發(fā)光二極管走馬燈電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)進(jìn)一步了解時(shí)序電路描述方法；(2)熟悉狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)方法。2.實(shí)驗(yàn)所用儀器及元器件(1)計(jì)算機(jī)；(2)直流穩(wěn)壓電源；(3)數(shù)字系統(tǒng)與邏輯設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)板。3.實(shí)驗(yàn)任務(wù)與要求設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)控制8個(gè)發(fā)光二極管亮滅的電路，仿真驗(yàn)證其功能，并下載到實(shí)驗(yàn)板測(cè)試。(1)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(lái)回的亮(2)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)。4.設(shè)計(jì)思路和過(guò)程(1)設(shè)計(jì)一個(gè)模8計(jì)數(shù)器和一個(gè)模5計(jì)數(shù)器，在輸入的時(shí)鐘信號(hào)的上升沿觸發(fā)。(2)對(duì)于模8計(jì)數(shù)器，當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到“001”時(shí)，計(jì)數(shù)標(biāo)志位設(shè)置為‘0’，進(jìn)行加計(jì)數(shù)；當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到“110”時(shí)，計(jì)數(shù)標(biāo)志位設(shè)置為‘1’，進(jìn)行減計(jì)數(shù)。(3)模5計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)思路與模8計(jì)數(shù)器相同。(4)對(duì)于輸入的控制信號(hào)，當(dāng)控制信號(hào)為“1”時(shí)，利用3線至8線譯碼器輸出控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)移動(dòng)模式；當(dāng)控制信號(hào)為“0”時(shí)，利用3線至8線譯碼器輸出控制信號(hào)，利用其中的5個(gè)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)幕布式；5.VHDL代碼這是庫(kù)申明和實(shí)體申明，有三個(gè)輸入端分別為控制端，時(shí)鐘，復(fù)位。一個(gè)八位的輸出端。TEMP用作輸出；TEMP1，TEMP2為計(jì)數(shù)器狀態(tài)，用作計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)FLAG1，F(xiàn)LAG2標(biāo)記計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)方式，當(dāng)為1是加計(jì)數(shù)，為0時(shí)減計(jì)數(shù)。當(dāng)控制端為1時(shí)實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)移動(dòng)模式，能夠自啟動(dòng)。當(dāng)控制端為0時(shí)實(shí)現(xiàn)幕布式，將TEMP的值賦給輸出Q。6.仿真波形及分析(1)仿真波形(2)波形分析由波形可見(jiàn)，當(dāng)控制信號(hào)輸入為“1”時(shí)，輸出的8個(gè)端口依次出現(xiàn)正脈沖，代表一個(gè)發(fā)光的點(diǎn)在8個(gè)發(fā)光二極管上來(lái)回的亮；當(dāng)輸入為“0”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(zhǎng)度呈現(xiàn)“中間寬，兩頭窄”的形狀，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)了要求的邏輯。7.故障及問(wèn)題分析（1）開(kāi)始設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有想到用計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致全用case語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)當(dāng)設(shè)計(jì)單點(diǎn)移動(dòng)時(shí)正確，但當(dāng)實(shí)現(xiàn)幕布式是導(dǎo)致條件有重復(fù)故改用模8計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)，其實(shí)單點(diǎn)移動(dòng)可以不用計(jì)數(shù)器而直接使用case語(yǔ)句，但為了統(tǒng)一思路都改為用計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)。(2)一開(kāi)始設(shè)計(jì)模8計(jì)數(shù)器時(shí)，將程序下載到電路板上，撥動(dòng)撥碼開(kāi)關(guān)使電路工作在單點(diǎn)移動(dòng)狀態(tài)時(shí)，發(fā)現(xiàn)只有兩邊的兩個(gè)燈輪流亮，其他燈都不亮，即計(jì)數(shù)變量記到“111”時(shí)，計(jì)數(shù)標(biāo)志位的值仍為0，下一狀態(tài)計(jì)數(shù)變量變?yōu)椤?00”時(shí)，計(jì)數(shù)標(biāo)志位才變?yōu)?，這就導(dǎo)致輸出的信號(hào)只有兩種狀態(tài)?？赡苁且?yàn)槭峭阶兓?，then執(zhí)行有時(shí)鐘延時(shí)的關(guān)系，于是將計(jì)數(shù)變量改變?yōu)楫?dāng)為“001”時(shí)變?yōu)?，“110”時(shí)變?yōu)?就解決了這一問(wèn)題。（3）仿真波形時(shí)發(fā)現(xiàn)都沒(méi)有輸出，因?yàn)橥藢EMP賦值給Q。加上后正確。9.本實(shí)驗(yàn)總結(jié)與結(jié)論1.經(jīng)過(guò)邏輯分析，編寫VHDL代碼，然后調(diào)試，進(jìn)行波形仿真，最后下載到實(shí)驗(yàn)板實(shí)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)一系列工序，成功實(shí)現(xiàn)了數(shù)碼管掃描顯示控制器及發(fā)光二極管走馬燈電路。2.進(jìn)行數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)，理論分析是十分重要的一環(huán)，只有邏輯分析透徹?zé)o誤了，才能用語(yǔ)言進(jìn)行描述，進(jìn)而用硬件實(shí)現(xiàn)。這次實(shí)驗(yàn)讓我對(duì)VHDL這樣一門硬件描述語(yǔ)言有了更加深刻的認(rèn)識(shí)。3.通過(guò)這次實(shí)驗(yàn)，我對(duì)VHDL狀態(tài)機(jī)有了更深層次的理解，也進(jìn)一步理解了課堂上關(guān)于時(shí)序