EDA课程 跑马灯设计

EDAEDA 目录目录 第一章 设计思路 1 第二章 子模块 2 2 1 分频器 2 2 2 显示模式模块 3 2 3 显示 LED 灯模块 5 第三章 调试及结果 6 3 1 顶层原理图 6 第四章 体会 7 1 第一章第一章 设计思路设计思路 在掌握常用数字电路功能和原理的基础上 根据 EDA 技术课程所学知识 以及平时实验的具体操作 内容 利用硬件描述语言 HDL EDA 软件 Quartus 和硬件平台 cyclone FPGAJ 进行一个简单的电子系统 设计 本次试验我所完成的内容是跑马灯的设计 下面我简单的进行一下原理的阐述 跑马灯课程设计的要求是控制 8 个 LED 进行花样显示 设计四种显示模块 第一种显示是从左向右 逐个点亮 LED 第二种显示 从右向左逐个点亮 LED 第三种显示 从两边向中间逐个点亮 LED 第四种 显示 从中间到两边逐个点亮 LED 四种显示模式循环切换 并带有一位复位键控制系统的运行停止 为 了完成要求的效果显示 由于要求比较简单 所以不用分为很多模块来具体控制 所以我先择利用赋值 语句来完成灯的点亮 根据了解我们实验箱上的 LED 灯属于共阴极接法 当给于高电平时点亮 那么当 我们需要点亮某位 LED 灯时 只需在该位上赋予高电平即可 比如 如果我们要实现 8 个数码灯从左到 右依次点亮 那么我们就可以给这 8 个数码灯分别赋值 10000000 经过一段时间的延时后再给其赋值 01000000 再经过一段时间延时后再给其赋值 00100000 依次类推 则最后一种赋值状态为 00000001 这样就得到了相应的现象 同理 要实现数码灯从右向左依次点亮 从中间向两端依次点亮 从两端向 中间依次点亮都可以采用这样赋值的方法 在延时的程序编写的过程中 我们采用计数时钟脉冲个数的 方式来实现 结合具体程序来说就是 在每个时钟上升沿将 clk cnt 变量加一 当达到 499999 后 就进 入显示进程做下一步的赋值操作以显示相应接续的状态 为了达到四种显示模式循环切换的目的 可以 将以上的所有赋值语句以顺序语句的形式置于进程中 这样在完成了一种显示方式后就会自动进入下一 种设定好的显示模式 如此反复循环 当需要程序复位时 只需按下 rst 键即可 程序不管走都那里 执行那条语句 只要确定复位键按下时 程序立刻返回到程序执行语句的第一步 程序接着进行新的循 环点亮 2 第二章第二章 子模块子模块 系统工作流程如下图所示 在没有外界输入控制时 中央控制器将反复循环输入预先设定的编码 因此 8 个数码灯将在四种显示模式中循环显示 若复位端被置 0 则系统被重置 无论当前处于什么状态 都重新从最开始的状态开始重新执行 2 1 分频器分频器 输入一个 CLK 信号 通过分频器模块分别输送到显示模式模块和显示 LED 模块 生成分频器程序 module FPQ rst clk sel fp input clk rst input 1 0 sel output fp reg 1 0 temp reg fp always posedge clk or negedge rst if rst begin temp 0 fp 0 图 1 分频器模块 end else case sel 2 b00 if temp 2 begin fp 1 temp 0 end Else begin temp temp 1 fp 0 end 2 b01 if temp 3 begin fp 1 temp 0 end Else begin temp temp 1 fp 0 end 3 2 b10 if temp 1 begin fp 1 temp 0 end Else begin temp temp 1 fp 0 end 2 b11 fp clk endcase endmodule 2 2显示模式模块显示模式模块 在实验箱上显示彩灯运行的模式 分别有 1 4 种模式 生成数码管显示程序 module moshi state led rst clk input 1 0 state input rst clk output 7 0 led reg 7 0 led reg 2 0 temp always posedge clk or negedge rst if rst 图 2 显示模式模块 temp 0 else if temp 3 b111 temp 3 b000 else temp temp 1 always posedge clk case state 2 b00 begin case temp 3 b000 led 8 b10000000 3 b001 led 8 b01000000 3 b010 led 8 b00100000 3 b011 led 8 b00010000 3 b100 led 8 b00001000 3 b101 led 8 b00000100 4 3 b110 led 8 b00000010 3 b111 led 8 b00000001 endcase end 2 b01 begin case temp 3 b000 led 8 b00000001 3 b001 led 8 b00000010 3 b010 led 8 b00000100 3 b011 led 8 b00001000 3 b100 led 8 b00010000 3 b101 led 8 b00100000 3 b110 led 8 b01000000 3 b111 led 8 b10000000 endcase end 2 b10 begin case temp 3 b000 led 8 b10000001 3 b001 led 8 b01000010 3 b010 led 8 b00100100 3 b011 led 8 b00011000 3 b100 led 8 b10000001 3 b101 led 8 b01000010 3 b110 led 8 b00100100 3 b111 led 8 b00011000 endcase end 2 b11 begin case temp 3 b000 led 8 b00011000 3 b001 led 8 b00100100 3 b010 led 8 b01000010 3 b011 led 8 b10000001 3 b100 led 8 b00011000 3 b101 led 8 b00100100 3 b110 led 8 b01000010 3 b111 led 8 b10000001 5 endcase end endcase endmodule 2 3显示显示 LED 灯模块灯模块 通过 8 个 LED 灯显示 4 种显示模式 1 模式 从左到右逐个点亮 LED 2 模式 从右到左逐个点亮 LED 3 模式 从两边到中间逐个点亮 LED 4 模式 从中见到两边逐个点亮 LED 生成 LED 灯模块程序 module SEG7 ms clk rst seg7 input clk rst input 1 0 ms output 6 0 seg7 reg 6 0 seg7 always posedge clk or negedge rst if rst seg7 7 b0111111 else 图 3 显示 LED 灯模块 case ms 2 b00 seg7 7 b0000110 2 b01 seg7 7 b1011011 2 b10 seg7 7 b1001111 2 b11 seg7 7 b1100110 endcase endmodule 6 第三章第三章 调试及结果调试及结果 3 1 顶层原理图顶层原理图 原理图如下 图 4 原理图 根据引脚锁定 完成实验箱硬件电路部分的线路连接 再次编译 设定好编程下载方式后 将导线与相应数码管及开关谅解好就可以进行硬件下载测试了 最后 将程序下载入芯片后 观察硬件运行结果 即数码灯显示情况 经测试 所编写的程序完全达到 了课程设计的要求 并得要了相应的结果 第一种显示是从左向右逐个点亮 LED 第二种显示 从右向左逐个点亮 LED 第三种显示 从两边向 中间逐个点亮 LED 第四种显示 从中间到两边逐个点亮 LED 在每个显示模式之间都有一次 8 位 led 全 亮 接着全灭的显示过程 四种显示模式通过手动切换 并带有一位复位键控制系统的运行停止 当 rst 按键按下时 led 停止显示 保持按下前的状态 如过不按 rst 八位 led 灯四种模式通过手动控制模式 显示 7 第四章第四章 心得体会心得体会 在这为期近一周的 EDA 课程设计过程中 自己受益匪浅 不仅对书本知识有了更全面更深刻的理 解 还掌握了 Quartus 这款软件 在以后的工作有增加了一门新技能 在整个课设过程中遇到了很多的 困难 引脚的设定 顶层文件的建立 画图中连线的区分 都是小细节 但都必须注意 否则就会影响 整个设计的实验的过程使我明白了 要想避免实验中走弯路 首先程序要逻辑清晰 简洁明了 避免不 必要的嵌套与条用 其次要适当地给程序加上注解文字 提高可读性 以方便之后的程序出错时进行查 找 最后充分利用仿真软件提供的各项编译工具与报错消息 按图索骥 有方向的完成程序调试 网上 搜