发光二极管走马灯的电路设计与实现——北京邮电大学数字电路实验报告

1、数字电路与逻辑设计 实 验 报 告实验名称：发光二极管走马灯的电路设计与实现学 院： 班 级： 姓 名： 学 号： 目录一实验目的3二实验所用仪器及元器件3三实验任务要求3四实验设计思路及过程31.设计思路32.VHDL代码3五仿真波形及分析61.仿真波形6(1)单点移动式6(2)幕布式82. 波形分析9(1)单点移动式9(2)幕布式9六本实验总结与结论9七参考文献9一 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。二 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。三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

2、，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。四 实验设计思路及过程1. 设计思路分别定义一个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。2. VHDL代码library ieee;use ieee.std_logic_1164.all; -使用的库和程序包entity L1 is -定义一个实体L1，输入端口时钟频率clk，控制信port(clk,reset:in std_logic; 号a,输出端口8个，分别代表8个L

3、ED灯 light:out std_logic_vector(7 downto 0); a:in std_logic );end L1; -结束定义architecture arch_L1 of L1 is -定义一个结构体arch_L1,实现相应功能TYPE state_type is(s0,s1,s2,s3,s4,s5,s6,s7); -定义数据类型state_type，state_type1，TYPE state_type1 is(s0,s1,s2,s3,s4,s5,s6,s7,s00,s01,s02,s03,s04,s05);signal state1:state_type1; -定义

4、信号state1，state，并指定数据类型signal state:state_type;begin -开始结构体的描述语句process(a,clk,reset) -进程语句begin -开始if(reset=1) then light -当信号state1为0时，把s1的值赋给state1，同时使第一个灯亮。 state1=s1; light state1=s2; light state1=s3; light state1=s4; light state1=s5; light state1=s6; light state1=s7; light state1=s00; light stat

5、e1=s01; light state1=s02; light state1=s03; light state1=s04; light state1=s05; light state1=s0; light state=s1; light state=s2; light state=s3; light state=s4; light state=s5; light state=s6; light state=s7; light state=s0; light=00000000; end case; end if;end if; end process;end arch_L1; -结束关于核心部分

6、的原理说明：实验要求有两个，一个是单点移动模式，一个是幕布式。关于两种状态的切换我们通过输入端口a的高低来实现。当a为0时为单点移动式，具体实现是通过定义一个case state1，对state1的状态的定义来规定各LED灯的亮与灭，进而实现相应功能。当a为1时为幕布式移动，实现的原理相同。最后绑定的时候把light和8个灯对应，a和一个可以在0和1之前切换的按钮对应，clk对应时钟频率。五仿真波形及分析1.仿真波形(1)单点移动式（2）幕布式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，具体表现为，如，朋13.525ns开始，light7开始亮，之后依次为li

7、ght6, light5, light4, light3, light2, light1, light0,然后light1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，从图60ns看起，先是中间的两个灯light4, light5亮，下一下阶段是light3, light4, light5, light6亮，接下来是light2, light3, light4, light5, light6, light7亮，最后全亮，接着light2, light3, light4, light5, light6, light7亮，继而循环下去。从而实现功能。六本实验总结与结论本次实验中，开始自己是把两个实验要求写成了两段程序，最后发现程序的这两各状态不是刚好对应着0和1么，于是，自己就加入了a这个可控变量，使得自己的程序可以在这两种状态间轻松转换。另外，实验的case定义部分为本程序的难点，其实只要按部就班，把每种情况都埏进去就行了。最后到实验室，看