八路彩灯控制程序

FPGA课程设计——8路彩灯控制程序2013年12月12日8路彩灯控制程序一、设计任务1.设计目的：(1)了解及掌握时序电路及组合电路的基本结构常用数字电路（2）通过ModelSim软件编写组合电路与时序电路混合的程序进行仿真和调试。（3）74LS194移位寄存器和74LS161计数器的使用。2.设计内容：编写一个8路彩灯控制程序，要求彩灯有以下3种演示花型。（1）8路彩灯同时亮灭；（2）从左至右逐个亮（每次只有1路亮）；（3）8路彩灯每次4路亮，4路灯灭，且灯灭相同，交替亮灭；在演示过程中，只有当一种花型演示完毕才能转向其他演示花型。二、设计方案论证74LS161是四位二进制同步加数器,74LS194是一个4位双向移位寄存器,它具有左移,右移,保持,清零等逻辑功能，八路彩灯控制器通过利用双向移位寄存器74LS194的串行输入,个并行输8出端控制彩灯;双向移位寄存器74LS194的控制端S1=0,S0=1时,进行右移;S1=1,S0=0时,进行左移;十六位计数器74LS161可以从0000到1111进行计数.利用十六位计数器74LS161的功能实现自动循环.（1）8路彩灯同时亮灭:111111110000000011111111（2）从左至右逐个亮（每次只有1路亮）；111111110111111110111111110111111110111111110111111110111111110111111110（3）8路彩灯每次4路亮，4路灯灭，且灯灭相同，交替亮灭111111110000111111110000三、结构及其工作原理1.结构框图：2.电路的原理图：3.电路工作原理：74LS161是四位二进制同步加数器,74LS194是一个4位双向移位寄存器,它具有左移,右移,保持,清零等逻辑功能,八路彩灯控制器通过利用双向移位寄存器74LS194的串行输入,个并行输8出端控制彩灯;双向移位寄存器74LS194的控制端S1=0,S0=1时,进行右移;S1=1,S0=0时,进行左移;十六位计数器74LS161可以从0000到1111进行计数.利用十六位计数器74LS161的功能实现自动循环.四、主要元件1.数字电路实验箱1台2.74LS161芯片1片3.74LS194芯片2片4.导线若干五、仿真过程及结果新建工程及文件，分别添加设计程序及测试程序，进行编译及纠错，编译通过后运行程序仿真进行调试得出结果。设计模块：modulecaideng(clk,ledout,reset);inputreset,clk;output[7:0]ledout;integeri;reg[7:0]ledout;reg[2:0]count;reg[4:0]count2;regclkflag;reg[1:0]in;always@(posedgeclk)beginif(!reset)count=0;elseif(count=3)beginclkflag=0;count=count+1;endelseif(count7)beginclkflag=1;count=count+1;endelseif(count==7)beginclkflag=1;count=0;endelsebeginclkflag=1;count=count+1;endendalways@(posedgeclk)beginif(!reset)count2=0;elseif(count2=7)beginin=2'b00;count2=count2+1;endelseif(count2=15)beginin=2'b01;count2=count2+1;endelseif(count223)beginin=2'b10;count2=count2+1;endelseif(count2==23)beginin=2'b10;count2=0;endelsebeginin=2'bZZ;count2=0;endendalways@(clkflagorcountorinorreset)if(!reset)ledout=8'h00;elsebegincase(in)2'b00:if(clkflag)ledout=8'hFF;elseledout=8'h00;2'b01:case(count)'h0:ledout=8'h80;'h1:ledout=8'h40;'h2:ledout=8'h20;'h3:ledout=8'h10;'h4:ledout=8'h08;'h5:ledout=8'h04;'h6:ledout=8'h02;'h7:ledout=8'h01;default:ledout=8'h00;endcase2'b10:if(clkflag)ledout=8'hAA;elseledout=8'h55;default:ledout=8'h00;endcaseendendmodule六、电路安装与调试测试模块：`timescale1ns/1nsmoduletestbench;regclk,reset;wire[7:0]ledout;caidengled_inst(clk,ledout,reset);initialbeginreset=1'b1;#10reset=1'b0;#40reset=1'b1;endinitialbeginclk=1'b0;forever#10clk=~clk;endEndmodule七、课程设计体会通过整个电路设计与制作的整个过程,掌握了组装与调试方法.熟悉了中,小规模集成电路的使用.通过理论与实践的结合,进一步深入的体会到一种学习的方法,特别是对与电子设计方面.首先要明确总体的设计方案与方法;其次是对各个部分进行设计与改进;最后将各个部分整合在一起进行比较,观察.在流水灯实验设计当中遇到的首要问题有三个:一是电路的总体设计问题;二是电路的焊接问题;三是电路的调试问题.基于所学数字电路知识的局限性,在选择元器件方面有所困难,开始无从下手应该确定使用何种元件.通过查找资料等过程首先确定了元件,从而确定了总电路图.由于初次进行焊接工作,所以在电路焊接的时候造成了许多虚焊,导致电路无法正常运行.加重了电路调试的作业量.总的来说,流水灯的课程设计有利于培养我们对电子设计的兴趣,是一次很好的理论与实际的结合,希望能有更多机会进行这些课程设计.八、参考文献[1]《数字逻辑与数字统计》(第三版)，王永军,李景华，电子工业出版社.[2]《电子技术实验与课程设计》(第二版)，毕满清，机械工业出版社.[3]《数字逻辑电路学习与实训指导》，梅开乡，电子工业出版社.