VerilogHDL数字设计实训教程第2章接口类实训项目

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1、VerilogHDL数字设计实训教程西安电子科技大学出版社第1章VerilogHDL数字设计实训基础第2章接口类实训项目第3章数字系统应用类实训项目第4章NiosII处理器实训项目第2章接口类实训项目2.1LED流水灯2.2数码管显示控制2.3按键处理2.4液晶显示控制2.5UART通信设计2.6小结2.1LED流水灯1.设计要求共4个LED灯，连成一排。要求实现几种灯的组合显示。具体要求如下：（1）模式1：先奇数灯即第1/3灯亮0.25s，然后偶数灯即第2/4灯亮0.25s；依次类推。（2）模式2：按照1、2、3、4的顺序依次点亮所有灯，间隔0.25s；然后再按1、2、3

2、、4的顺序依次熄灭所有灯，间隔0.25s。（3）模式3：4个LED灯同时亮，然后同时灭，间隔0.25s。（4）以上模式可以选择。2.1LED流水灯2.设计说明本节使用状态机来设计流水灯，并且将设计要求中提到的3种模式放在一个状态机中。模式1中有2种状态，模式2中有8种状态，模式3中有2种状态，所以3种模式共有12种状态。设计题目中要求led每0.25s要变换一种显示状态，系统时钟源频率为50MHz，所以首先进行要进行50MHz/4Hz=12.5M次分频，得到4Hz的频率，然后用此频率控制状态机的状态转换。2.1LED流水灯3.设计模块图2-2流水灯模块端口框图2.1LED流

3、水灯3.设计模块2个模块的功能：模块U1用于实现分频，输入clk为50MHz，输出clk_4Hz为4Hz；模块U2用于实现流水灯的控制，输出led[3:0]用于控制4个led灯。2.1LED流水灯4.代码说明模块paomadeng_top调用了2个模块，模块divf_led用于分频，对50MHz进行12500000次分频得到4Hz的频率，实现方法参见第一章。模块paomadeng用于实现led闪烁控制。在模块paomadeng中，使用含12种状态的状态机来实现设计要求中提到的三种模式的12种状态。模块paomadeng中使用了三进程状态机，使用了3个always块，第一个a

4、lways块是状态寄存器，第2个always块是产生下一个状态的组合逻辑，第3个always块是产生输出的时序逻辑。状态编码使用独热编码：本程序以及本书后续所附程序中均含有大量的注释，这些注释对读者理解设计思想和方法非常有帮助，希望读者在阅读程序时关注，后续章节对此不再说明。2.1LED流水灯5.仿真分析图2-3流水灯仿真波形图2.1LED流水灯6.硬件验证图2-4引脚锁定2.1LED流水灯7.扩展部分请读者思考并实现以下扩展功能：（1）将每种灯的显示状态之间的延时修改为1s，然后观察灯的运行情况。（2）请读者思考其他LED显示方式，并实现之。例如：先循环左移，再循环右移（

5、任一时刻只有一个LED灯亮），然后从两头至中间（任一时刻只有两个LED亮），之后不断重复以上行为。2.2数码管显示控制1.设计要求共2个数码管，连在一起，要求可以任意显示其中一个或同时显示2个数码管。具体要求如下：（1）依次选通2个数码管，并让每个数码管显示相应的值，比如：让第1个数码管显示1，第2个数码管显示2，循环显示，间隔1s。（2）要求2个数码管同时显示122.2数码管显示控制2.设计说明图2-5共阴数码管及其电路2.2数码管显示控制2.设计说明图2-62位数码扫描显示电路2.2数码管显示控制3.设计模块图2-7数码管模块端口框图2.2数码管显示控制3.设计模块3个

6、模块的功能：U1模块为分频器，得到1Hz和1kHz的频率，当两个数码管交替显示时，使用1Hz的频率，若两个数码管同时显示某个稳定的数值，则使用1kHz的频率；U2模块产生位控码和段控数据，位控码用于扫描数码管，段控数据用于U3模块；U3模块根据段控数据得到段控码，对于0~F任意数值，均可以通过该模块驱动数码管显示相应数值。2.2数码管显示控制4.代码说明（1）模块shumaguan_top调用了3个模块，模块divf_shumaguan用于分频，模块GenBS用于产生位控码和段控数据，Decode_8S根据段控数据得到段控码，并控制数码管将该数据显示出来。（2）模块GenB

7、S使用状态机来设计数码管的显示，该状态机使用了2个状态，每个状态对应着驱动一只数码管，即产生相应的位控码和段控数据。这一方法可以很容易地拓展到多只数码管。如果我们想使用8只数码管，此时可以使用含8个状态的状态机来控制数码管的显示。（3）顶层模块shumaguan_top中，调用了GenBSU2(clk_1kHz,SM_in,SM_B);语句，此时，使用1kHz的频率来扫描两个数码管，两个数码同时且稳定的显示12；若将此句替换成GenBSU2(clk_1Hz,SM_in,SM_B);则使用1Hz的频率来扫描两个数码管