《现代数字系统设计》课程总结培训讲学.doc

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1、《现代数字系统设计》课程总结2011年秋季学期实验一八路LED的开关控制1．实验要求本实验要求用8个开关分别控制8个LED的亮灭。2．硬件设计思路用FPGA的八个引脚做开关控制，八个引脚控制LED的亮灭。3．软件程序流图读取开关状态根据开关控制灯亮灭开始结束 4．实验体会通过本实验对VHDL语言有了初步的了解。实验二8位可逆计数器设计1．实验要求本实验要求计数脉冲可以手动输入，也可以用脉冲源输入，通过开关可以选择。2．硬件设计思路4位输入（分别为脉冲选择、顺序选择开关，脉冲信号1，脉冲信号2），8位LED显

2、示。 1．软件程序流图 结束计数数据显示计数减法技术加法计数21选择信号2选择信号1脉冲顺序开关脉冲选择开关开始2．实验体会通过此实验对VHDL语言有了深入的了解，对FPGA的引脚也加深了研究。运用了一些简单的VHDL语句。实验三实现任意整数分频电路设计1．实验要求本实验要求实现占空比50%，分频系数可以通过拨码开关设定的分频电路。2．硬件设计思路时钟输入端（手动控制），计数选择（4位），频率显示（LED灯显示）。3．软件程序流程i.判断分频数为奇数还是偶数。ii.如果是奇数则在(

3、n+1)/2-1脉冲前后分别取正脉冲与负脉冲、负脉冲与正脉冲。然后将两次的信号取或操作，以达到占空比为50%。iii.如果是偶数则在n/2脉冲前后分别取正脉冲与负脉冲。iv.输出脉冲信号。4．实验体会通过本次实验掌握了分频的基本思想，最大的难点是对奇分频的操作，若何达到完全的50%占空比使得实验难度加大。我采取对奇分频的(n+1)/2-1脉冲前后取两次不同的脉冲信号取或操作来实验50%占空比分频。实验四利用状态机实现多功能循环彩灯控制1．实验要求本实验要求实现4种循环方式，每种循环方式运行5次后，自动转换为下一种循环方

4、式。2．硬件设计思路状态机的操作完全借助于内部电路的计算与转换，外电路只需要将转换状态以LED灯的循环方式显示出来，此试验只需要有8路引脚控制LED。3．软件设计流程i.设置四种状态变量。ii.设置四种状态循环。iii.在四种状态下分别设置一种循环方式，每种循环方式循环五次。iv.将循环变化的信号值直接显示。4．实验体会此实验中熟悉了状态机的操作机制及工作原理。对于每种状态下的循环方式的显示是难点，开始在四种状态之下又分别设置几种状态，这样虽然能够显示出需要的效果，但是软件显示的状态特别复杂，不便于掌控。于是修改为四种

5、状态下使用简单的逻辑循环语句来完成循环显示。实验五8段数码管动态扫描显示控制1．实验要求本实验要求实现具有启动,停止,清零功能的秒表，启动,停止,清零由一个按钮开关控制。2．硬件设计思路此实验需要有一个控制开关，一个外部时钟输入端。数码管的七段段码输出端，因为需要动态显示，所以6位数码管需要6个引脚单独控制显示状态。3．软件程序流程i.外部时钟选择20M晶振并且分频为100HZ,1000HZ（其中100HZ的信号用于计数，1000HZ的信号用于显示）。ii.在100HZ的脉冲信号有效时，对秒表的最低为进行十进制计数操作

6、，溢出时向高位进位。iii.开关控制一个信号的三种状态，然后这三种状态分频控制计数模块的计数，锁存以及清零。iv.将计数的整数转换为数码管可以显示的段码操作。在1000HZ的脉冲下控制数码管循环显示。4．实验体会本实验中计数模块的进制数的选择以及进位操作时本实验的难点，通过IF条件判断是否溢出并且在溢出的时候进位。另一个遇到的问题是：理论上想数码管动态扫描脉冲越快，显示效果越好，但是实际并非如此当我加20M晶振直接扫描时，显示效果非常差。不断测试发现在1000HZ下显示比较满意。经研究得出这是因为数码管的段码变化速度比

7、20M扫描慢太多的原因。实验六频率计设计1．实验要求本实验要求实现一个可测频率范围为1Hz——1MHz的数字频率计，并用数码管显示测量结果，并对测量精度进行分析说明。2．硬件设计思路此实验需要一个外部时钟输入端，一个外部信号输入端。数码管的七段段码输出端，因为需要动态显示，所以6位数码管需要6个引脚单独控制显示状态。1．软件程序流程i.外部时钟选择20M晶振并且分频为100HZ,1000HZ（其中100HZ的信号用于计数，1000HZ的信号用于显示）。ii.在外部信号的一个时钟周期内，在100HZ的脉冲信号的控制下对计

8、数值的最低为进行十进制计数操作，溢出时向高位进位。iii.将计数的整数转换为数码管可以显示的段码操作。在1000HZ的脉冲下控制数码管循环显示。2．实验体会本实验在秒表实验的基础上做起来较为简单，只需要对计数条件加以控制即可。实验七矩阵式键盘扫描与键码检测1．实验要求本实验要求当按下某键时，在LED上显示该键的键码。2．硬件设置思