基于FPGA的五功能智能逻辑笔

1、精选优质文档-倾情为你奉上五功能智能逻辑笔一、项目名称：五功能智能逻辑笔二、项目来源：教材10-4题，将要求由LED更改为用7段数码显示三、项目要求利用状态机设计五功能逻辑笔，要求能测高电平（大于2.5V）、低电平（低于1V）、中电平（低于2.5V，高于1V）、高阻态以及脉冲（即快速变化电平）。要求用7段共阴极数码管显示五中结果，如显示H为高电平，显示L为低电平，显示M为中电平，显示Z为高阻态，显示P为连续脉冲。设计要求使用状态机表示状态切换，使用元件例化和顶层调用方式处理7段译码电路和五种状态的关系，有程序流程图，状态机图及程序源码及注解。最后附波形仿真文件。叙述必要设计过程。1、 设计流程

2、图如图:1所示。图1：五功能逻辑笔流程图2、 例化元件程序设计2.1例化元件需要完成六种状态的译码功能，显示在7段共阴极数码管。定义3位二进制输入端口，真值表如表一所示：表一：7段译码真值表输入码输出码代表数据000H001L010M011Z100P101111-2.2译码程序module SIXSL7S (A,LED7S);input2:0 A;output6:0 LED7S;reg6:0 LED7S;always (A)case (A)3'b000 : LED7S <= 7'b; /H3'b001 : LED7S <= 7'b; /L3'

3、b010 : LED7S <= 7'b; /M3'b011 : LED7S <= 7'b; /Z3'b100 : LED7S <= 7'b; /Pdefault : LED7S <= 7'b; /-endcaseendmodule 2.3 例化元件功能仿真如图2所示。图2：7段译码电路仿真3、 顶层逻辑笔电路设计3.1 按照逻辑流程图设计状态图按照已经设计好的程序流程图，忽略所有长方形的部分，只关心圆和菱形的条件，设计状态图的切换状态，并用verliog设计实现，通过编译，查看生成的状态流程图是否和设计流程图一致。流程图如

4、图3所示。图3：状态机流程3.2 通过对比得到一致的结果后，加入赋值程序，此时暂时不调用LED显示，用5位LED显示状态，查看仿真结果是否正确。未调用译码程序的功能仿真如图4所示。图4：未调用例化时的仿真波形3.3确定功能正确后，用例化语句调用底层LED译码模块，完成整体设计功能，程序文本如下：module LGC_PEN_L7 (CLK,VO,TEST,LEDS);input CLK;/状态机工作时钟input1:0 VO;/输入来自LM393中两个比较器的输出信号output6:0 LEDS;/外接7段数码管显示状态output TEST;/测试高阻态信号TESTparameter s0=

5、0,s1=1,s2=2,s3=3,s4=4,/状态表 s5=5,s6=6,s7=7,s8=8,s9=9, s10=10,s11=11,s12=12,s13=13;reg4:0 ST,NST;reg TEST;reg2:0LED;SIXSL7S U1(.A(LED),.LED7S(LEDS);always (posedge CLK) ST<=NST;always (ST or VO)begincase (ST)s0:beginTEST <=1'b1;NST <=s1;end s1:beginTEST <=1'b1;if (VO=2'b10) NST

6、 <=s2;else NST <=s4;ends2:beginTEST <=1'b0;NST <=s3;ends3:beginTEST <=1'b0;beginif (VO=2'b01)begin LED<=3'b001;/高阻态NST<=s0;end else NST <=s4;end ends4:if (VO=2'b01) NST <=s5;else NST <=s7;s5:if (VO=2'b01) NST <=s6;else NST <=s7;s6:if (VO=2&

7、#39;b01)beginLED <=3'b001;/低电平NST <=s0;end else NST <=s7;s7:if (VO=2'b10) NST <=s8;else NST <=s10;s8:if (VO=2'b10) NST <=s9;else NST <=s10;s9:if (VO=2'b10)beginLED <=3'b000;/高电平NST <=s0;end else NST <=s10;s10:if (VO=2'b11) NST <=s11;else NST <=s13;s11:if (VO=2'b11) NST <=s12;else NST <=s13;s12:if (VO=2'b11)beginLED <=3'b010;/中电平NST <=s0;end else NST <=s13;s13:beginLED <=3'