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LED 点灯试验报告LED 点灯试验报告华中科技大学 电信提高班 1101一试验目的：设计多种方案点亮 DE2 开发板上的 LED 灯，生疏使用 DE2 开发板。二方案设计：方案一：设计一个计数器，通过计数器输出十进制数值的奇偶性来把握LED 灯的亮与暗Step1：设计一个计数规律为 4-5-6-7-8-9-4-5-6-7-8-9-4.的计数器1. 设计分频电路该电路的作用是把一个频率为50MHz 的电源分频为1Hz 的电源。该设计电路我在quartus 上，承受 verilog HDL 语言实现。源代码如下截图：1 / 16LED 点灯试验报告说明：分频器的源代码截图然后将这段代码生成一个元件，如以以下图，其中有一个50MHz 的输入端口，有一个 1Hz 的输出端口。说明：生成的分频器元件说明：In：输入脉冲频率50MHZ Out：输出脉冲频率1HZ2. 设计计数电路计数电路通过芯片74191 实现，由于在计数器到9 时重由4 开头计数，因此在QDQCQBQA 输出为 1010 的时候，反响给 74191 的载入端子，使其重载入DCBA=0100，开头计数。在 quartus 上设计的电路如以以下图，其中Lab05 元件为七段显示译码器件，用于接入发光二极管，从而比较直观地验证结果。LED 点灯试验报告4-9 计数，译码电路电路引脚安排截图该电路点亮LED 灯的方法是：十进制计数输出为奇数是，LED 灯亮，输出为偶数时，LED 灯灭，电路在DE2 开发板实现的结果录像在附件中。方案二：仿照交通灯的设计，把握红色和绿色的 LED 灯的亮与灭该方案是通过一盏红色LED 灯和绿色LED 灯来简易地仿照交通灯的设计，其根本原理是： 在确定时间内显示红灯，然后开头倒计时，过了确定时间后，就显示一段时间的绿灯，再 倒计时，然后重显示红灯。在这个试验中我简化了交通灯的模型，红灯和绿灯的倒计时 间一样，都设定为 8 秒，即计时器显示为 8-7-6-5-4-3-2-1-8-7-6-5-4-3-2-1.于是，应领先做一个模八的倒计时计数器，这个功能我通过芯片 74191 完成。而红灯绿灯的切换显示我通过一个 JK 触发器完成，其余的主要是为实现模为 8 效劳，在 quartus 上连接的电路如下截图所示：LED 点灯试验报告红绿灯模拟电路连线试验测试结果应当为每次倒计时 8 到 1 的时候，都只会有一盏灯亮，然后到下一个 8 到 1 倒计时的时候，就会换成另一种颜色的LED 灯亮，而原来亮的LED 灯会灭掉。在DE2 开发板上的实现详见附件：方案三：仿照耀击小玩耍中的子弹放射过程，把握 18 盏红色 LED 灯和 2 盏绿色 LED 灯的亮与灭如今假设从右往左开枪射击，特别地用两盏绿色 LED 灯代表枪头，每次绿色 LED 灯亮就代表开枪射击，用两盏发光的红色LED 灯代表射出的枪弹，开枪后枪弹从右往左运动，设计中用两盏发光的红色LED 灯从右往左运动代表。那么通过电路设计，可以模拟出射击小玩耍中的枪弹射击过程。设计电路中，使用了一个使50MHz 分频成 12Hz 的分频器，是通过verilog 代码编写的分频元件，其verilog 代码如下截图所示：LED 点灯试验报告50MHz-12Hz 分频器代码截图 然后通过芯片 7490 构成一个 0-9 的计数器，然后把计数器的输出，作为数据选择器的输入， 电路中我使用的芯片为 7442 数据选择器芯片，然后把数据选择器的每个输出端口连接到相邻的两个LED 灯上去，就完成了简化后的“子弹放射”模型。由于数据选择器的输出是高电平，因此在 7442 芯片的输出都加了一个非门把电平置反。试验设计电路如以下图：“子弹放射”模型设计电路在 DE2 开发板上的测试成果详见附件中的视频，局部截图如下所示：LED 点灯试验报告方案四：设计一个四比特移位器，利用移位器把握四盏 LED 灯的亮与暗Step1：运用 verilog HDL 设计 4to1 的数据选择器LED 点灯试验报告如今我们需要的数据选择器的要求如下：数据输入端口为：W0,W1,W2,W3，选择输入端口为S0，S1；输出为一位的F。当 S0=0，S1=0 时，F 为 W0；当 S0=1，S1=0 时，F 为 W1； 当 S0=0，S1=1 时，F 为 W2； 当 S0=1，S1=1 时，F 为 W3；于是，得到的verilogHDL 语句如下截图图一：图一通过这段程序所建模出来的 4to1 选择器元件如图二：图二Step2：设计一个移位器通过分析得到如下输出表格：LED 点灯试验报告S10S00F3X3F2X2F1X1F0X0通过端口W001X2X1X0X-1W110X1X0X-1X-2W211X0X-1X-2X-3W3因此，用四个 4-to-1 数据选择器，分别作为F3，F2，F1，F0 的输出，简洁看出，输出F3 的选择器W0 应当连接X3，W1 端口应当连接X2，W2 端口应当连接X1，W3 端口应当连接 X0。以此类推，就能弄清楚每个端口应当连接哪一个输入端子。通过连接，得到如下的电路图，如图三：图三Step3：测试运用DE2 的 LEDR 灯，高电平发光，低电平不发光的特性，用作测试工具测试的时候，是依据如以以下图安排引脚的：图四LED 点灯试验报告图四以下表格为数据测试表格，其输入和输出的真值关系如下表：X3X2X1X0X-1X-2X-3S1S0F3F2F1F010011100100111110000110000111001100111011010101001011011011010110然后依据上述表格的输入，在DE2 板上得到输出结果，如以以下图所示，其中F3，F2，F1，F0 分别代表前四个LED 灯的亮暗状况，1 为灯亮，0 为灯灭：上表的第一种状况，三、四灯亮)LED 点灯试验报告上表的其次种状况，灯全灭)上表的第三种状况，灯全灭)上表的第四种状况，二、四灯亮)上表的第五种状况，二、三灯亮)方案五：仿照五进制计数器，一盏灯为个位计数指示灯，另一盏灯为进位指示灯输入为一个 500MHz 的时间脉冲，通过分频器使之输出1Hz 的时间脉冲，使用这个1HZ 的时间脉冲点亮一盏LED 灯，然后通过芯片7490，使用5 进制计数器，在最高位QD 端子输出脉冲，和时间脉冲进展一次与运算，就可以得到一个和时间脉冲高电寻常间一样的高电 平，把它作为其次盏 LED 灯的点亮脉冲。通过时间脉冲点亮一盏 LED 灯，用频率为时间脉冲频率的五分之一的脉冲点亮另一盏LED 灯。设计的规律电路图如下：LED 点灯试验报告规律电路图两盏LED 灯的波形图该方案实现的结果已经用视频进展呈现，详见附件。方案六：仿照霓虹灯的设计，使两盏 LED 灯交替闪亮输入为一个 500MHz 的时间脉冲，通过分频器使之输出1Hz 的时间脉冲，使用这个1HZ 的时间脉冲点亮一盏LED 灯，然后通过一个非门，对时间脉冲进展处理，输出在点亮一盏 LED 灯，这样就可以使两盏LED 灯交替点亮，一盏在时间脉冲高电平点亮，另一盏在时间脉冲的低电平点亮。设计的规律电路图如下：规律电路图引脚安排截图LED 点灯试验报告方案七：仿照学生寝室亮灯的设计，通过开关来把握 LED 灯的亮与灭学生寝室亮灯，主要有两个开关，一个开关在寝室内部，用于供学生使用，另一个开关由 楼管阿姨把握，该开关对全部寝室的灯统一把握。假设用 0 表示灯灭和开关断开，用 1 表示灯亮和开关闭合，由于学生寝室的开关相互之间是相互独立的，因此每个学生寝室的开关 状况与楼管总开关的关系是一样的，则真值表如以以下图所示：楼管总开关学生寝室开关灯000010100111现在我假设有四间学生寝室，于是就有四盏灯需要点亮，由以上真值表可以画出电路图：寝室点灯电路设计图引脚安排图在 DE2 开发板上实现的仿真如以以下图所示，其中，从右数起第五个开关代表楼管开关，其余四个分别为四个寝室的开关。测试结果如以以下图所示：LED 点灯试验报告方案八：通过输入的二进制的数值的奇偶特性把握 LED 灯的亮与暗这里我设计的电路是一个三位二进制数值的奇偶校验电路，当输入的二进制数值a0a1a2 是奇数的时候即有奇数个 1，LED 灯就会发光，当输入的二进制数值a0a1a2 是偶数的时候a0a1a2output00000011010101101001101011001111即有偶数个 1，LED 灯就不发光。输入与输出的真值表如下所示：于是，通过卡诺图化简法，可以得出output 和 a0a1a2 的规律表达式。于是使用了异或门设计了如下奇偶校验电路，通过输出的凹凸电平，把握LED 灯的亮与暗：奇偶校验电路设计图 通过DE2 开发板，测试的结果如以以下图所示：方案九：直接从 DE2 开发板中使用高电平点亮 LED 灯这种方案是利用了 DE2 开发板多功能仿真的特点，直接在设计电路中给输出接上一个高电LED 点灯试验报告平，然后输出接上一个红色LED 灯，从而使灯点亮。该方案比较简洁，但是充分表达了quartus 软件的仿真模拟功能以及DE2 开发板对电路设计强大的仿真，模拟以及实现的功能。LED 点灯试验报告高电平点亮 LED 灯电路设计图在 DE2 开发板上的测试结果如下截图显示：方案十：利用开关把握 LED 灯的亮与暗通过设计输入输出电路，然后输入接到 DE2 开发板的开关引脚，输出接到一盏红色 LED 灯上，就可以实现通过开关把握LED 灯的亮与暗。设计电路如以以下图：开关把握LED 灯亮暗实现电路以及引脚安排截图 在 DE2 开发板上的测试结果如下截图所示：之所以在这里列出方案八方案九这两种最简洁的把握LED 灯亮暗的方法，是由于我之前的七个方案都是基于这两种方案拓展出去，添加别的设计从而点亮LED 灯的。可以说方案八和方案九是我全部点灯方案的根底和根本，因此，我在这里把它们排列出来。LED 点灯试验报告三试验总结1. 通过这次的完成 LED 灯点亮设计，使我对 DE2 开发板的开发与使用更加生疏了。通过软件可以轻易模拟出电路，芯片功能等等，通过DE2 开发板则弥补了软件所欠缺的硬件实现局部，通过DE2 开发板的可编程规律FPGA，可以轻松使用DE2 板上所携带的全部电路元件，轻易节约了实际中的连线操作所需要花费的大量时间。2. 对于一个实际问题，我们应当首先将其抽象出一个电路模型，然后从模型动身，解决问题。比方我上面的交通灯亮灯问题，射击过程，寝室楼栋亮灯治理等的模拟，都是通过对 实际问题的抽象，建模，然后才提出解决方案，设计实现电路。3. 这次试验，我觉得最大的体会就是对于电路各个模块的设计与封装。将电路的各模块分开设计，分别调试，大大加大了电路完成的效率。比方说，在好几个点灯方案中我都用到 了把 50MHz 分频成 1Hz 的元件，那就是元件的封装，通过编写一次 verilog 代码，就可以重复使用该代码所制造出来的元件，格外便利。各个电路模块分而自治，假设在团队合作 中，可以增加团队的机动性和合作性。友情提示：范文可能无法思考和涵盖全面，供参考!最好找专业人士起草或审核后使用，感谢您的下载！
