创新性实验研究报告模板

1、山东科技大学电工电子实验教学中心 创新性实验研究报告2013-2014 学年第一 学期山东科技大学电工电子实验教学中心创新性实验研究报告实验项目名称秒表设计 组长姓名 刘哲 学号 1101100815 联系电话E-mail 779682654qq .com 成员姓名 王铭新 学号 1101100935 成员姓名 李皓晨 学号 1101100712 专 业 自动化 班级 2011级4班 指导教师及职称 吕常智 2014年 1 月 3 日一、实验摘要 我们在QuartusII软件平台上，运用VHDL语言，完成了数字时钟设计的软件编程、编译、综合、仿真，成功完成仿真之后，我

2、们到实验室使用EDA实验箱，实现数字秒表的验证。在我们试验中最关键的就是获得100Hz计数脉冲，除此之外，数字秒表需有清零控制端，以及启动控制端、保持保持，以便数字时钟能随意停止及启动.数字时钟由分频率器，十二或二十四进制计数器，六十进制计数器，六进制计数器，十进制计数，扫描显示译码器组成，能够完成清零、启动、保持（可以使用键盘或拨码开关置数）功能以及时、分、秒、百分之一秒显示准确。二、实验目的学会采用QuartusII工具，深入理解并根据计数器的设计原理利用VHDL语言实现一个秒表，要求计数到59.59显示，时钟源为1HZ，具有清零的功能，利用波形文件进行软件仿真，并且在试验箱上进行验证，用

3、4个数码管分别显示。综合实验系统的使用方法，熟悉创新性实验报告的撰写方法。我们本组在此基础上一块完成了对分的计数。三、实验场地及仪器、设备和材料：试验场地：EDA实验室试验设备: 计算机、QuartusII软件、EDA试验箱四、实验内容1、实验原理简单原理就是由10MHZ的信号脉冲通过100000进制计数器来提供100HZ的信号，然后信号进入百分之一秒的个位10进制计数器，当计数达到十，产生进位信号到下一级，当百分之一秒的十位计数器达到十时，产生进位信号作为秒计数器的输入信号，以此类推；并且，百分之一秒计数器，秒计数器，分计数器，时计数器的计数信号由led<7:0>输至数码管显示。

4、1. clk信号为实验板上的标准的1Hz脉冲2en信号为启动、保持端，en信号为低电平，此时所有的显示器均暂停工作，保持原来状态，en为高电平时，所有的显示器均从先前状态继续递增的工作3clr信号为低电平清零信号4. led<7:0>信号是来驱动数码管显示的5. sel<2:0>为位选择控制信号，决定哪一个数码管显示数字2、实验内容 1.根据电路特点，用层次设计概念。将此设计任务分成若干设计模块，规定每一模块的功能和各模块之间的接口，同时加深层次化设计概念。 2.软件的元件管理深层含义，以及元件模块之间的连接概念； 3.适配划分前后的仿真内容有何不同概念，仿真信号对象有

5、何不同，会有更深一步的了解。 4.按适配划分后的管脚定位，同相关功能块硬件电路接口连线。 5.所有模块用VHDL语言设计3、实验步骤设计数字秒表电路逻辑图如下: 启动QuartusII工具，打开输入程序窗口，将程序打入运行，程序如下： library ieee; use ieee.std_logic_1164.all;USE ieee.std_logic_UNSIGNED.all; ENTITY MIAOBIAO IS PORT(CLK,CLK1,STA,POS,STO,RST:IN STD_LOGIC; CQ1,CQ2,CQ3,CQ4,CQ5,CQ6:OUT STD_LOGIC_VECTOR

6、(3 DOWNTO 0); CLK2:OUT STD_LOGIC);END MIAOBIAO;ARCHITECTURE BEHAV OF MIAOBIAO IS BEGIN PROCESS(CLK) VARIABLE NUM:INTEGER RANGE 0 TO 3600; VARIABLE Q:STD_LOGIC; BEGIN IF CLK'EVENT AND CLK ='1' THEN IF NUM=3600 THEN NUM:=0;Q:=NOT Q; ELSE NUM:=NUM+1; END IF; END IF; CLK2<=Q; END PROCESS;

7、 PROCESS(CLK1,STA,POS,STO,RST) VARIABLE CQI1:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); VARIABLE CQI2:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); VARIABLE CQI3:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); VARIABLE CQI4:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); VARIABLE CQI5:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); VARIABLE CQI6:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); BEGIN

8、 IF STO='1'THEN CQI1:=(OTHERS=>'0');CQI2:=(OTHERS=>'0');CQI3:=(OTHERS=>'0'); CQI4:=(OTHERS=>'0');CQI5:=(OTHERS=>'0');CQI6:=(OTHERS=>'0'); ELSIF CLK1'EVENT AND CLK1='1' THEN IF STA='1'THEN IF RST='0'

9、THEN IF POS='0'THEN IF CQI1="1001"THEN CQI1:=(OTHERS=>'0'); IF CQI2="1001"THEN CQI1:=(OTHERS=>'0'); IF CQI3="1001"THEN CQI1:=(OTHERS=>'0'); IF CQI4="0101"THEN CQI1:=(OTHERS=>'0'); IF CQI5="1001"THEN

10、 CQI1:=(OTHERS=>'0'); IF CQI6="0101"THEN CQI1:=(OTHERS=>'0'); ELSE CQI6:=CQI6+1; END IF; ELSE CQI5:=CQI5+1; END IF; ELSE CQI4:=CQI4+1; END IF; ELSE CQI3:=CQI3+1; END IF; ELSE CQI2:=CQI2+1; END IF; ELSE CQI1:=CQI1+1; END IF; END IF; END IF; END IF; IF RST ='1'

11、THEN CQI1:=(OTHERS=>'0');CQI2:=(OTHERS=>'0'); CQI3:=(OTHERS=>'0');CQI4:=(OTHERS=>'0'); 对程序进行编辑后仿真 CLK1，CLK2信号已取值可还是没进行功能测试的输入信号状态如下: STA=0； POS=0； RST=0； STO=0；要实现该秒表功能分别改变输入信号状态。这时一定要注意时钟信号稳定性 1. 开始键按下STA=1，秒表计数开始 2. 给时钟后 实现暂停功能 3. 给时钟后，实现复位功能 4. 停止键按下停止功

12、能五、实验结果与分析1、实验现象、数据记录 1. 开始键按下STA=1，秒表计数开始 2. 给时钟后 实现暂停功能3.给时钟后，实现复位功能 4停止键按下停止功能 2、对实验现象、数据及观察结果的分析与讨论： 从暂停键按下（pos=1）图中可以看出：输出（CQ）保持不变，直到暂停键再次按下（pos=0），输出才继续计数，从而实现了暂停的功能。 当复位键按下后（rst=1），输出（CQ）全部变为复位状态（0），直到复位键再次按下，输出才继续计数，从而实现了复位功能。 当停止键按下后（sto=1），输出（CQ）全部保持当前状态不变，直到停止键再次按下（sto=0），输出才从全零状态继续计数，从而实现停止功能。3、关键点： 综合功能的实现： 开始键按下（sta=1）后，秒表计数开始。复位键按下后（rst=1），输出全部变为复位状态（0），直到复位键再次按下当复位键按下后（rst=1），输出才继续计数，从而实现了复位功能。当停止键按下后（sto=1），输出（CQ）全部保持当前状态不变，直到停止键再次按下（sto=0），输出才从