北邮数电实验电子沙漏实验报告.doc
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1、. 数字电路与逻辑设计实验报告选题：电子沙漏的设计与实现班级：学号：姓名：序号：2014年11月12日一、任务要求：1、相关知识：沙漏是一种古老的计时工具，也是一种玩具。电子沙漏用发光二极管表示沙粒，模拟沙漏的运动过程。电子沙漏会像真正的沙漏一样，上部的沙粒（点亮的发光二极管）一粒一粒往下掉，下部的沙粒一粒一粒堆起来。 在结构上，两组各16 个发光二极管分别排列成为两个三角形，如图1 所示。其中：VD0 VD15位于上部，排列成倒三角形；VD0VD15位于下部，排列成正三角形。两个三角形的顶尖相对，组成沙漏形状。当上部有一个发光二极管熄灭时，相应地下部就有一个发光二极管点亮，模拟了沙粒的运动。
2、2、基本要求：1 采用8*8双色点阵显示电子沙漏的开机界面，如图2所示。其中红色LED代表沙漏的上半部分沙粒VD0VD15，绿色LED代表沙漏的下半部分VD0VD15。 2 用拨码开关SW1模拟重力感应器。当SW1为低电平时，沙粒从VD0VD15向VD0VD15移动；当SW1为高电平时，沙粒从VD0VD15向VD0VD15移动。3 按键BTN0作为计时启动停止按键，启动后沙粒即可按照SW1设定的方向移动，以SW1为低电平时为例，LED移动的顺序与对应关系如图3的116所示（若SW1为高电平，则点阵显示移动顺序为161）。每颗沙粒的移动时间为1秒，当移动到图3的16时，若SW1仍为低电平，则保持
3、沙粒不动，但计时继续，直到SW1的电平发生变化或者BTN0计时停止。4 设计实现一个60秒计时器，当按键BTN0启动时开始工作，用于在沙粒移动过程中进行计时校准，并用数码管DISP0DISP1显示计时结果。 3、提高要求：1 可以调节控制电子沙漏的流动速度。2 用多种方式呈现电子沙漏界面。3 自行设定沙粒的移动路径，显示每颗沙粒的移动过程。4 外接重力感应器，实现真实的电子沙漏功能。5 自拟其它功能。2、 系统设计：总体框图： 输入 防抖模块 译码模块 时钟 主程序 输出译码数码管、点阵显示分块设计：1 输入模块：由btn按钮和拨码开关构成。采用序列存储的方式存储相应的输入。2 输入译码模块：
4、将输入的符号序列转化成先用状态，以便选取对应的计算方法；将输入的8421bcd码转化成相应的两位十进制数。 3 数码管、点阵显示模块：将寄存器内的数进行输出到数码管上。4 防抖模块：在用按键输入时，所得到的信号可能 会有抖动，因此加入此抖动电路。流程图：3、 仿真波形及波形分析：点阵显示采用行扫描模式四、源程序：-File Name :ShaLou.vhd-System :Quartus II 9.1-Author :Wang Hongjie 2012210176-Revision :Version 1.0,2014-11-3-library ieee;use ieee.std_logic_1
5、164.all;entity shalou is port( clk:in std_logic; -系统时钟 sw:in std_logic; -拨码开关SW1控制沙粒移动方向 bto:in std_logic; -启动 暂停 bt1:in std_logic; -复位 bt2:in std_logic; -速度 lieh:out std_logic_vector(7 downto 0); -RED liel:out std_logic_vector(7 downto 0); -GREEN hang:out std_logic_vector(7 downto 0); -行扫描 a:out st
6、d_logic_vector(6 downto 0); -七段数码管 cat:out std_logic_vector(5 downto 0); -数码管选择end entity; Architecture a of shalou is signal temp:integer range 0 to 49999; signal clktmp:std_logic; signal clkout : std_logic; signal temp1:integer range 0 to 199; signal clktmp1:std_logic; signal clkout1 : std_logic;
7、signal temp2:integer range 0 to 299; signal clktmp2:std_logic; signal clkout2 : std_logic; signal qt: integer range 0 to 5; signal bto_tmp: std_logic; signal bto_out: std_logic; signal qt1: integer range 0 to 5; signal bto_tmp1: std_logic; signal bto_out1: std_logic; signal qt2: integer range 0 to 5
8、; signal bto_tmp2: std_logic; signal sudu:integer range 0 to 2; signal sudu_t:integer range 0 to 299; signal q:integer range 0 to 60; signal p:integer range 0 to 16; signal ge:integer range 0 to 9; signal shi:integer range 0 to 9; signal dz_kongzhi:integer range 0 to 7; signal cat_kongzhi:integer ra
9、nge 0 to 1; begin p1:process(clk) -时钟 begin if clkevent and clk=1 then if temp=49999 then temp=0;clktmp=not clktmp; else temp=temp+1; end if; end if; end process p1; clkout=clktmp; p2:process(clkout) -分频beginif clkoutevent and clkout=0 thenif temp1=199 then temp1=0;clktmp1= not clktmp1;elsetemp1=tem
10、p1+1; end if; end if;end process p2;clkout1=clktmp1;p3:process(clkout1) beginif clkoutevent and clkout=0 then if cat_kongzhi=0 then cat_kongzhi=1; else cat_kongzhi=0; end if; if dz_kongzhi=7 then dz_kongzhi=0; else dz_kongzhi=dz_kongzhi+1; end if; end if;end process p3;p4:process(clkout,qt,bto,qt1,b
11、t1,qt2,bt2) begin if clkoutevent and clkout=0 then if bto=1 then if qt=5 then else qt=qt+1; end if; if qt=4 then bto_tmp=1; else bto_tmp=0; end if; else qt=0; end if; end if; if clkoutevent and clkout=0 then if bt1=1 then if qt1=5 then else qt1=qt1+1; end if; if qt1=4 then bto_tmp1=1; else bto_tmp1=
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