北京邮电大学数电实验报告

北京邮电大学
数字电路与逻辑设计实验
发光二极管走马灯的电路设计与实现实验报告
学院：信息与通信工程学院
班级：27
姓名：付莹
学号：
班内序号：23
【实验目的】
（1）进一步了解时序电路描述方法;
（2）熟悉状态机的设计方法。

【实验所用仪器及元器件】
（1）计算机；
（2）直流稳压电源；
（3）数字系统与逻辑设计实验开发板。

【实验任务要求】
设计并实现一个控制8个发光二极管亮灭的电路，仿真验证其功能，并下载到实验板测试。

（1）单点移动模式：一个点在8个发光二极管上来回的亮
（2）幕布式：从中间两个点，同时向两边依次点亮直到全亮，然后再向中间点灭，依次往复。

【实验设计思路及过程】
（1）设计思路
实验要求有两个，一个是单点移动模式，一个是幕布式。

通过CASE-WHEN 语句实现走马灯的变化。

分别定义一个8个变量的数据类型
和一个13变量的数据类型，表示一个周期内的灯的变化，并设计一个变
量在两种状态间进行切换。

此时，需要把所有状态罗列到case-when中
去。

（2）VHDL代码
LIBRARY IEEE;
USE ABC IS
PORT(
A,CLK,RESET:IN STD_LOGIC;
DENG:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));
END ABC;
ARCHITECTURE A OF ABC IS
TYPE STATE_TEMP is(s0,s1,s2,s3,s4,s5,s6,s7);
TYPE STATE_TEMP1 is(s0,s1,s2,s3,s4,s5,s6,s7,s00,s01,s02,s03,s04,s05);
signal STATE:STATE_TEMP;
signal STATE1:STATE_TEMP1;
BEGIN
PROCESS(CLK,RESET)
BEGIN
IF RESET='1' THEN
DENG<="00000000";
ELSIF(CLK'EVENT AND CLK='0')THEN
IF A='0'THEN --KAIMUSHI
CASE STATE1 IS
WHEN s0 => STATE1<=s1;DENG<="";
WHEN s1 => STATE1<=s2;DENG<="01000000";
WHEN s2 => STATE1<=s3;DENG<="00100000";
WHEN s3 => STATE1<=s4;DENG<="00010000";
WHEN s4 => STATE1<=s5;DENG<="00001000";
WHEN s5 => STATE1<=s6;DENG<="00000100";
WHEN s6 => STATE1<=s7;DENG<="00000010";
WHEN s7 =>STATE1<=s00;DENG<="00000001";
WHEN s00=>STATE1<=s01;DENG<="00000010";
WHEN s01=>STATE1<=s02;DENG<="00000100";
WHEN s02=>STATE1<=s03;DENG<="00001000";
WHEN s03=>STATE1<=s04;DENG<="00010000";
WHEN s04=>STATE1<=s05;DENG<="00100000";
WHEN s05=>STATE1<=s0;DENG <="01000000";
END CASE;
ELSE
CASE STATE IS
WHEN s0 => STATE<=s1;DENG<="00011000";
WHEN s1 => STATE<=s2;DENG<="00111100";
WHEN s2 => STATE<=s3;DENG<="01111110";
WHEN s3 => STATE<=s4;DENG<="";
WHEN s4 => STATE<=s5;DENG<="01111110";
WHEN s5 => STATE<=s6;DENG<="00111100";
WHEN s6 => STATE<=s7;DENG<="00011000";
WHEN s7 => STATE<=s0;DENG<="00000000";
END CASE;
END IF;
END IF;
END PROCESS;
END A;
【仿真波形及分析】
1.仿真波形(1)单点移动式
（2）幕布式
（3）复位信号
2.波形分析
（1）单点移动式
由图可以看出，当A为0时程序实现单点移动功能，如图所示DENG[7]开始亮，之后依次为DENG[6], DENG[5], DENG[4], DENG[3], DENG[2],
DENG[1], DENG[0],然后DENG[1]也开始亮，依此类推，实现了功能要求
（2）幕布式
由图可以看出，当A为1时，如图所示，先是中间的两个灯DENG[4], DENG[5]亮，然后扩展到四个灯亮DENG[3]至DENG[6]亮，接下来是DENG[2]~DENG[7]亮，最后全亮，接着DENG[2]~DENG[7]亮，继而循环下去。

从而实现功能。

（3）复位功能
由图三可以看出，RESET实现了在两种状态下实现异步复位的功能。

【本实验总结与结论】
本次实验中，开始自己是把幕布式中直接用case-when语句编写，发现有状态重合，如“00011000出现两次，这是不允许的，因此想到定义一个8个变量的数据类型，因此来控制灯的周期变化，此后编译通过。

同时在实验过程中，很感谢老师支持我的错误，即敏感信号表中多加入了A，同时也清楚了敏感量表的用途。

实验教材的清晰语言，也使我了解到更多的知识。

在看到自己的实验成果展现在实验板上，对于能够把自己所学的东西应用到实物上面，感觉到自豪与骄傲，对数字电路都产生了极大的兴趣。

【参考文献】
[1]数字电路与逻辑设计实验教程，北京：北京邮电大学电路中心，2011
[2]数字电路与逻辑设计，北京：北京邮电大学出版社，2009。