北京邮电大学数电实验报告

北京邮电大学

数字电路与逻辑设计实验

发光二极管走马灯的电路设计与实现

实验报告

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

LIBRARY IEEE;

USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

ENTITY ABC IS

PORT(

A,CLK,RESET:IN STD_LOGIC;

DENG:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));

END ABC;

ARCHITECTURE A OF ABC IS

TYPE STATE_TEMP is(s0,s1,s2,s3,s4,s5,s6,s7);

TYPE STATE_TEMP1 is(s0,s1,s2,s3,s4,s5,s6,s7,s00,s01,s02,s03,s04,s05); signal STATE:STATE_TEMP;

signal STATE1:STATE_TEMP1;

BEGIN

PROCESS(CLK,RESET)

BEGIN

IF RESET='1' THEN

DENG<="00000000";

ELSIF(CLK'EVENT AND CLK='0')THEN

IF A='0'THEN --KAIMUSHI

CASE STATE1 IS

WHEN s0 => STATE1<=s1;DENG<="10000000";

WHEN s1 => STATE1<=s2;DENG<="01000000";

WHEN s2 => STATE1<=s3;DENG<="00100000";

WHEN s3 => STATE1<=s4;DENG<="00010000";

WHEN s4 => STATE1<=s5;DENG<="00001000";

WHEN s5 => STATE1<=s6;DENG<="00000100";

WHEN s6 => STATE1<=s7;DENG<="00000010";

WHEN s7 =>STATE1<=s00;DENG<="00000001";

WHEN s00=>STATE1<=s01;DENG<="00000010";

WHEN s01=>STATE1<=s02;DENG<="00000100";

WHEN s02=>STATE1<=s03;DENG<="00001000";

WHEN s03=>STATE1<=s04;DENG<="00010000";

WHEN s04=>STATE1<=s05;DENG<="00100000";

WHEN s05=>STATE1<=s0;DENG <="01000000";

END CASE;

ELSE

CASE STATE IS

WHEN s0 => STATE<=s1;DENG<="00011000";

WHEN s1 => STATE<=s2;DENG<="00111100";

WHEN s2 => STATE<=s3;DENG<="01111110";

WHEN s3 => STATE<=s4;DENG<="11111111";

WHEN s4 => STATE<=s5;DENG<="01111110";

WHEN s5 => STATE<=s6;DENG<="00111100";

WHEN s6 => STATE<=s7;DENG<="00011000";

WHEN s7 => STATE<=s0;DENG<="00000000";

END CASE;

END IF;

END IF;

END PROCESS;

END A;

【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