FPGA实验报告

数字电路与逻辑设计用Verilog编程 用FPGA实现汽车尾灯控制系统实验报告 学院：信息与通信工程学院 专业： 电子信息工程 班级： 2015211103 组员：傅远昌 2015210077 张楷 2015210078 精品文档交流一 实验要求根据汽车行驶状态自动控制汽车尾灯1. 直行：尾灯不亮2. 右转：右侧尾灯亮而且按秒闪烁，左侧尾灯不亮3. 左转：左侧尾灯亮而且按秒闪烁，右侧尾灯不亮4. 临时停车或故障：两侧尾灯同时闪烁5. 倒车显示二 用实现方式设计. 用三色LED代表左右汽车尾灯，为了便于区分，左尾灯选择靠左的三色LED且显示为蓝色，右尾灯选择靠右的三色LED且显示为红色。两灯同时闪烁表示停车或倒车。. 用八个单色以流水灯的方式显示汽车的行驶状态，向前滚动表示汽车前行，向后滚动表示汽车到车，只有前四个LED亮表示左转，只有后四个亮表示右转。. 用四个拨码开关分别表示前行、左转、右转、故障（倒车），器输入组合1000表示前行，0100表示左转、0010表示右转、0001表示故障（倒车）；三 设计思路分析. 使用不同的进程来分别处理时钟分频及各个状态下的灯光效果. 用三色LED代表左右汽车尾灯. 用拨码开关控制汽车行驶状态. 用单色LED显示汽车行驶状态. 使用状态机的思想来设计，通过过状态来决定灯光效果，通过外部输入来改变状态。四 波形仿真五 管脚分配. 输入管脚分配：. 输出管脚分配：六 实验总结体会：（1）本次实验，我们采用模块化的设计方法，将整体分成不同功能的模块，如计时模块、分频模块、显示控制模块、LED灯显示模块，然后分模块编写程序（由小组人员分工完成），之后再将模块之间用变量连接起来，从而实现汽车尾灯显示要求。（2）在实现本次设计的过程中，使我们了解了汽车尾灯的基本原理，从而让我们觉得，首次将我们的专业知识与生活联系起来，增强了我们对本课程的学习兴趣。（3）在本次实验的实现过程中，通过调用case语句、always语句，是我们进一步加深了对case、always语句的认识，并且能够将其运用到其他设计中，使我们进一步熟练了这种设计方法和verilog程序设计语言。七 实现代码. 汽车尾灯控制系统module tail_lamp(inputsys_clk,/系统时钟 inputsys_rst_n,/系统复位 input3:0state_in,/拨码开关输入 outputreg2:0led_left,/左侧尾灯 msblsb = R,G,Boutputreg2:0led_right,/右侧尾灯 msblsb = R,G,Boutputreg7:0led_out/流水灯输出 );parameterCNT_NUM = 6_000_000; /计数器实现分频的分频系数localparamSTOP= 4b0000;localparamGO= 4b0001;localparamLEFT= 4b0010;localparamRIGHT= 4b0100;localparamBACK= 4b1000;wire2:0tail_on;/尾灯点亮状态wire2:0tail_off;/尾灯熄灭状态wire2:0tail_shin;/尾灯闪烁状态wire7:0_left;/左转时单色LED的状态wire7:0_rignt;/右转时单色LED的状态wire7:0_stop;/停止时单色LED的状态reg23:0cnt;/计数器，reg3:0current_state;/当前状态reg3:0next_state;/下一个状态regclk_1hz;/1Hz分频信号reg7:0_go;/前进时单色LED的状态reg7:0_back;/倒车时单色LED的状态/*计数器实现0.5秒的周期*/always(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)if(!sys_rst_n) cnt = CNT_NUM-1) cnt = 1b0;else cnt = cnt + 1b1;/*根据计数器的周期实现1Hz信号分频*/always(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)if(!sys_rst_n) clk_1hz = 1b0;else if(cnt = CNT_NUM-1) clk_1hz = clk_1hz;else clk_1hz = clk_1hz;/*尾灯的三种状态，RGB灯只使用红色*/assigntail_on = 3b011;/msblsb = R,G,Bassigntail_off = 3b111;/msblsb = R,G,Bassigntail_shin = clk_1hz,2b11;/msblsb = R,G,B/*车辆前进时，流水灯向上流水*/always(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)if(!sys_rst_n) _go = 8h7f;else if(cnt = CNT_NUM-1) _go = _go0,_go7:1;else _go = _go;/*车辆倒车时，流水灯向下流水*/always(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)if(!sys_rst_n) _back = 8hfe;else if(cnt = CNT_NUM-1) _back = _back6:0,_back7;else _back = _back;/*车辆左转、右转、停止时，流水灯的状态*/assign_left = 8hf0;assign_rignt = 8h0f;assign_stop = 8h00;/*将次态赋值给当前状态*/always(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)if(!sys_rst_n) current_state = STOP;else current_state = next_state;/*车辆次态完全由人为通过拨码开关控制*/always(*) next_state = state_in;/*车辆处于不同状态时，尾灯及流水灯的输出*/always(current_state or sys_rst_n)if(!sys_rst_n) beginled_left = tail_shin; led_right = tail_shin; led_out = _stop ;endelsecase(current_state)STOP: begin led_left = tail_shin; led_right = tail_shin; led_out = _stop ; endGO: begin led_left = tail_off ; led_right = tail_off ; led_out = _go ; end LEFT: begin led_left = tail_shin; led_right = tail_off ; led_out = _left ; end RIGHT: begin led_left = tail_off ; led_right = tail_shin; led_out = _rignt; endBACK: begin led_left = tail_on ; led_right = tail_on ; led_out = _back ; enddefault: begin led_left = tail_shin; led_right = tail_shin; led_out = _stop ; endendcaseendmodule. 仿真代码timescale 1ns / 1psmodule tail_lamp_tb;parameter CNT_NUM = 10; /方便仿真，定义新的分频系数，例化时使用/*系统时钟信号的产生*/reg sys_clk;initialsys_clk = 1b0;alwayssys_clk = #10 sys_clk;/*系统复位信号的产生，低电平复位*/reg sys_rst_n;initial beginsys_rst_n = 1b0;#20;sys_rst_n = 1b1;end/*拨码开关信号的产生*/reg 3:0 state_in;initial beginstate_in = 4b0000; / 停止 #20;state_in = 4b0001; / 前进 #20;state_in = 4b0010; / 左转 #20;state_in = 4b0100; / 右转 #20;state_in = 4b0000; / 停止 #20;state_in = 4b1000; / 倒车 #20;state_in = 4b0000; / 停止 #20;$stop; / 结束仿真 endwire 2:0led_left,led_right;wire 7:0led_out;/*例化设计文件*/tail_lamp #(.CNT_NUM(CNT_NUM)u1(.sys_clk(sys_clk),/ 系统时钟 .sys_rst_n(sys_rst_n),/ 系统复位 .