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题目:基于quartus制作的电风扇姓名高英达学院信息与通信工程专业通信工程班级2013211106学号2013210158班内序号07目录基于Quartus的电风扇制作...................................................................................................1一、设计任务要求....................................................................................................................4二、系统设计............................................................................................................................12.1设计思路.........................................................................................................................42.2总体框图.......................................................................................................................12.2.1总体结构框图..........................................................................................................42.2.2逻辑划分框图..........................................................................................................52.2.3模块划分图...................................................................................................................52.2.4程序流程图...................................................................................................................52.2.5MDS图...........................................................................................................................5三、仿真波形及分析................................................................................................................1四、源程序................................................................................................................................44.1程序代码.........................................................................................................................44.2程序分析.........................................................................................................................4五、功能说明............................................................................................................................5六、元器件清单及资源利用情况............................................................................................6七、故障及问题分析................................................................................................................1八、总结和结论........................................................................................................................4一、设计任务要求基本要求：1、用8×8点阵模拟风扇转动，并采用双色点阵显示。2、风扇转动方式如图1所示，包括四个点阵显示状态并按顺序循环显示。风扇转动速度根据环境温度分为4档，其中1档的四个显示状态之间的切换时间为2秒，2档为1秒，3档为0.5秒，4档为静止不动。3、环境温度通过2个BTN按键设置，一个用来增加，一个用来减少，温度可设置范围为10℃～40℃，温度精度为1℃，并用两个数码管进行温度显示。风扇根据不同的温度自动采用不同的转动速度，其中20℃～24℃对应1档，25℃～29℃对应2档，30℃～40℃对应3档，10℃～19℃对应4档，用一个数码管显示档位。4、定时模式：在风扇不同转动速度下，可以通过按键切换进入定时模式。定时时间可设置范围为20～59秒，采用两个数码管进行倒计时显示，当倒计时结束后，风扇状态保持静止不动。5、设置开关键。风扇开机初始状态为20℃、1档，并有不小于5秒的开机音乐。关机状态为点阵全灭。提高要求：1、设计LED风扇的其他工作模式。2、利用实验板上的温度传感器代替按键直接获取温度数据，实现对LED风扇四档转速的自动控制。3、用数码管实时显示温度传感器的温度数据，精度为0.1℃。4、自拟其他功能。二、系统设计2.1设计思路采用分模块的设计思想，将整个程序主要分为三个模块：分频模块、控制模块以及显示模块。其中：1.分频模块的作用是产生程序所需要的时钟频率。包括时钟及点阵的扫描频率2000Hz、键盘扫描频率500Hz、控制数码管倒计时的频率1Hz、不同档位风扇转速对应的频率：20Hz、10Hz、5Hz。本实验采用了两种计时方式，分别是计数分频和时钟反转分频。2.控制模块主要由BTN按键和拨档按键组成。BTN按键用来控制温度及时间的增减，拨档按键用来实现开关机功能以及倒计时开关功能。其中，”start“按键置一实现倒计时功能，同时BTN按键仍可控制时间加减。3.显示模块包括数码管显示和点阵显示。点阵显示通过高频率逐次扫描然后利用视觉暂留效应产生静态显示；数码管利用片选信号每次选通一个数码管，然后根据输出控制单个七段数码管显示状态的信号实现数码管的显示。点阵显示风扇图形，数码管显示风扇档位、倒计时时间以及当前温度。2.2总体框图2.2.1总体结构框图控制器数码管8×8点阵时钟复位按键按钮输入2.2.2逻辑设计框图2.2.3程序流程图按键输入及复位键分频器时钟控制器计时器温度到档位8×8档位显示数码管显示开始点阵旋转×1档数码管显示温度20度显示时间30s‘start’键是否按下时间控制键是否按下温度控制键是否按下温度上升？温度下降？温度30°？点阵旋转×3档温度24°？点阵旋转×2档温度10°？时间减少？开始倒计时点阵旋转停止×4档结束否是是是是是是是是是否否否否否否否2.2.4MDS图10°≤Temp1≤24°25°≤Temp2≤29°30°≤Temp3≤40°Temp4≤10°三、仿真波形及分析初始化：由这两个波形图可以看出数码管的初始值。Cat是数码管片选信号，代表导通的数码管dec是八段控制的数字，从图中看出，六个数码管从右到左依次显示为：3×3030，代表3档30摄氏度30秒。证明初始化正确。温度按键：从这三个波形图可以看出，当up_tem置‘1’而其他置‘0’，即只有升温按键一直按下的时候，在仿真358us左右，数码管最右边一位，即温度的个位显示从‘0’变‘1’，在774us左右，该处数值变成‘2’。证明升温按键正常工作，温度降低按键检测原理同上。开启状态计时状态运行状态×4档×1档×2档×3档关闭状态Clear=1Clear=0Time=0Temp2Temp1Temp4Temp1Temp3Temp2Temp4Temp3start=1时间按键：从这两个波形图可以看出，当low_time置‘1’而其他置‘0’，即只有减时按键一直按下的时候，在294us左右，数码管右边第三位，即时间的个位显示由‘0’跳变至‘9’，在777us左右，该处数码管显示‘8’。证明减时按键正常工作，加时按键检测同理。四、源程序4.1程序代码libraryieee;useieee.std_logic_1164.all;useieee.std_logic_unsigned.all;entityfanisport(clk_50M:instd_logic;clear:instd_logic;start:instd_logic;up_tem,low_tem,up_time,low_time:instd_logic;--调节温度btnred:outstd_logic_vector(0to7);--点阵红green:outstd_logic_vector(0to7);--点阵绿row:outstd_logic_vector(0to7);--点阵行cat:outstd_logic_vector(5downto0);--数码管位数dec:outstd_logic_vector(6downto0);t1,t2,t3,t4:instd_logic;spks:outstd_logic);endfan;architecturearcoffanissignalclk_r,clk_s:std_logic;signalclk_temp1,clk_temps,clk_temp2,clk_temp3,clk_temp4,clk_temp5,clk_temp6,clk_temp7:std_logic;signaltemp1:integerrange0to499999;signaltemps:integerrange0to99999999;signaltemp2,temp3,temp4,temp5:integerrange0to999;signala:integerrange0to7;--点阵行扫描signalc:integerrange0to3;--点阵图案signalgear:std_logic_vector(1downto0);--档位signalgear_dec:std_logic_vector(3downto0);signald:integerrange0to5;--数码管扫描signald_temp:std_logic_vector(3downto0);signaltem_h:std_logic_vector(3downto0);--温度signaltem_l:std_logi