实验报告册
课程名称：Verilog HDL数字系统设计
实验项目名称：频率可变的任意波形发生器学院：电子科学与技术
专业：微电子
班级：二班
报告人：黄日才
学号：2008160120
指导教师：刘春平老师
实验时间：2010.12.06 —2011.01.06
提交时间：2011.01.06
一、实验目的
利用DE2实验板和DVCC试验箱的DA转换器设计出可出任意波形且频率可调的信号发生器，也就是基于FPGA的用Verilog描述的直接数字频率合成器（DDS）。
二、设计方案及其原理说明：
DDS是一种把数字信号通过数/模转换器转换成模拟信号的合成技术。它由相位累加器、相幅转换函数表、D/A转换器以及内部时序控制产生器等电路组成。
参考频率f_clk为整个合成器的工作频率,输入的频率字保存在频率寄存器中,经Ｎ位相位累加器,累加一次,相位步进增加,经过内部ROM波形表得到相应的幅度值,经过D/A转换和低通滤波器得到合成的波形。△P为频率字,即相位增量;参考频率为ｆ_clk;相位累加器的长度为Ｎ位,输出频率ｆ_out为：
F_out——输出信号的频率；N————相位累加器的位数；
△P———频率控制字（步长）；F_clk——基准时钟频率。
1、系统总体设计方案框架图：
图1-1 系统总体设计方案
2、四种波形单周期的取样示意图：
3、本实验采用每个周期取样16次，以便产生的波形更加的平滑。函数查找表的设计：（十进制）
4、程序思路
1）分频器控制读取rom的步长，通过输入变量改变分频器计数器的计数总量，控制分频实验频率可调。
2）制作rom，通过一个函数实现，给函数输入一个地址，通过case语句输出一个值。
3）波形选择，同个if语句选择地址计数器输出的值，从而输出四种不同的波形
4）锁相环（附加），调用FPGA芯片集成的锁相环模块，让输出的相位更加的稳定。
5）调幅（附加），通过在rom的值除以不同的值来控制改变输出信号的幅度。
三、程序及具体方法注释
module dds_ver(
clk_50MHz,fout,change,freq,key0
);
input clk_50MHz; //输入50MHz的全局时钟
input[1:0] change; //定义输入变量，用来切换输出波形，一共4个档位
input [2:0] freq; //定义输入变量，用来改变输出信号的频率，一共8个档位
output [7:0] fout; //输出8为rom的值，用来驱动DA转化芯片，输出波形
input key0; //定义输入变量，用来改变幅值计数器的值，从而改变幅值
//调用FPGA芯片集成的锁相环模块，让输出的波形相位更稳定
pll pll_inst (
.inclk0 ( clk_50MHz ),
.c0 ( clk_pll )
);
wire [7:0] fout;
//分频功能，根据输入变量的不同实现不同的分频，用于读取rom的步长reg clk;
reg [15:0] cnt;
always @(posedge clk_pll) //利用计数器实现任意分频
begin
if(cnt==(50*(freq+1))) //设定频率控制字节
begin
cnt=0;
clk=~clk;
end
else
cnt=cnt+1;
end
//调幅功能，输入key0更变计数器cntvol的值，从而更变输出信号的幅度reg [2:0] cntvol;
always@(negedge key0)
begin
if (cntvol>=1&&cntvol<7)
cntvol<=cntvol+1'd1;
else cntvol<=1'b1;
end
//地址累加器，实现地址的分段累加，从而实现四种不同波形的切换输出reg [5:0] addr;
always @(posedge clk)
begin
begin
if(change==0)
begin
if(addr>=0&&addr<15) //切换正弦波
addr=addr+1;
else
addr=0;
end
else if(change==1)
begin
if(addr>=16&&addr<31) //切换方波
addr=addr+1;
else
addr=16;
end
else if(change==2)
begin
if(addr>=32&&addr<47) //切换正三角波addr=addr+1;
else
addr=32;
end
else if(change==3)
begin
if(addr>=48&&addr<63) //切换反三角波addr=addr+1;
else
addr=48;
end
end
end
//制作rom的函数
function [7:0] rom;
input [63:0] address;
case(address)
0:rom=120/cntvol; //正弦波的rom值
1:rom=165/cntvol;
2:rom=204/cntvol;
3:rom=230/cntvol;
4:rom=240/cntvol;
5:rom=230/cntvol;
6:rom=204/cntvol;
7:rom=165/cntvol;
8:rom=120/cntvol;
9:rom=74/cntvol;
10:rom=35/cntvol;
11:rom=9/cntvol;
12:rom=0/cntvol;
13:rom=9/cntvol;
14:rom=35/cntvol;
16:rom=10/cntvol; //方波的rom值
17:rom=10/cntvol;
18:rom=10/cntvol;
19:rom=10/cntvol;
20:rom=10/cntvol;
21:rom=10/cntvol;
22:rom=10/cntvol;
23:rom=10/cntvol;
24:rom=250/cntvol;
25:rom=250/cntvol;
26:rom=250/cntvol;
27:rom=250/cntvol;
28:rom=250/cntvol;
29:rom=250/cntvol;
30:rom=250/cntvol;
31:rom=250/cntvol;
32:rom=30/cntvol; //正三角波的rom值33:rom=60/cntvol;
34:rom=90/cntvol;
35:rom=120/cntvol;
36:rom=150/cntvol;
37:rom=180/cntvol;
38:rom=210/cntvol;
39:rom=240/cntvol;
40:rom=210/cntvol;
41:rom=180/cntvol;
42:rom=150/cntvol;
43:rom=120/cntvol;
44:rom=90/cntvol;
45:rom=60/cntvol;
46:rom=30/cntvol;
47:rom=0/cntvol;
48:rom=240/cntvol; //反弦波的rom值49:rom=210/cntvol;
50:rom=180/cntvol;
51:rom=150/cntvol;
52:rom=120/cntvol;
53:rom=90/cntvol;
54:rom=60/cntvol;
55:rom=30/cntvol;
56:rom=0/cntvol;
57:rom=30/cntvol;
58:rom=60/cntvol;
60:rom=120/cntvol;
61:rom=150/cntvol;
62:rom=180/cntvol;
63:rom=210/cntvol;
endcase
endfunction
assign fout=rom(addr);// //把读到的rom的值赋给输出端口，输出驱动DA转换芯片endmodule
四、实验结果及分析
1、QuartusII仿真结果
2、下载到DE2实验板连接到DVCC试验箱用示波器显示输出的各种波形图1）输出正弦波
2)输出正弦波频率调节
3)输出正弦波幅值调节
4)输出方波
3、结果分析
通过仿真和搭建实验平台。成功完成了实验设计的要求
输出波形有很严重的锯齿现象，但是基本上显示出了完整的波形，实现了设计的波形切换输出、频率可调和幅值可调，前后比较了没有加入锁相环和加入锁相环模块输出波形的质量，加入锁相环值之后波形稳定很多。
输出波形的质量只要取决于信号周期取样的频率，取样点越多输出波形的失真越小，当然跟取样点的准确性也有很大关系，但是rom的值是通过MATLAB 产生的，准确性很高。为了验证这个结论，决定每个信号周期取256个点（8为DA转换最大取样点256个）再进行实验，观察实验结果。输出波形质量明显提高。实验结果波形图如下：
1）正弦波
2)方波
3）三角波
4）锯齿波
说明：由于觉得正三角波和反三角波只是相位上相差180度，显示出来的波形没有区别，这是由于采用取值法决定的，取值是包括了DA输出负值的点，所以没有正三角波和负三角波在显示上占有180度相位差的区别。所以把反三角波改成输出锯齿波。（这只是取样点不同，没有本质其别）当然，这些输出信号也是可以调节频率和幅度的。
五、实验结论：
经过不断的试验，最终完成了该实验设计的基本要求，输出四种不同的波形实现信号频率可调，并且在此基础上调用了锁相环技术，增加了输出信号幅度可调。经过测量显示输出波形信号稳定。
通过该信号发生器的设计，学习和掌握了DA转换，更加熟练地使用Verilog 语言描述硬件电路和信号的输出，也更加熟练地掌语言编写过程中的握数据的控制、运用quartusII仿真和调用modelsim仿真。熟悉软件在编译过程中出现的错误和排除这些错误。
在搭建实验平台的过程中，由于没有使用过DVCC实验箱，所以遇到麻烦，开始没有使DE2板和DVCC试验箱共地，所以输不出波形，但是有些同学没有共地也能输出波形，而我试验之后发现我的实验平台只有共地才能输出完整波形，理论上也是需要所有的实验系统共地才不会影响信号完整性输出的。
编写代码时应该细分代码实现的功能，从很小的一个功能部分开始编写，不能全部一起编写，要先编写一小部分进行仿真。测试成功之后再编写下一个功能模块，最好能使用模块化设计，以功能分开编写，分别测试。一步步实现功能。如果没有细分的话，容易出问题，而且出现问题也不知道是哪一小部分，无从排除。
发现编写实现相同的不同代码占有FPGA的逻辑单元也大小不一，通过对语言的简化可以节省很多逻辑单元。觉得硬件编程的最高境界应该是“用最简单的语言描述最复杂的硬件”。
六、意见与建议：
希望老师在下学期的可编程ASIC 设计课程中更加具体的讲Verilog解语言的本身和数据流的控制。建议老师也简单讲下其他语言，如VHDL。
数字电路与逻辑设计 用Verilog编程 用FPGA实现汽车尾灯控制系统 实验报告 学院：信息与通信工程学院 专业：电子信息工程 班级： 2015211103 组员：傅远昌 2015210077 张楷 2015210078
一．实验要求 根据汽车行驶状态自动控制汽车尾灯 1.直行：尾灯不亮 2.右转：右侧尾灯亮而且按秒闪烁，左侧尾灯不亮 3.左转：左侧尾灯亮而且按秒闪烁，右侧尾灯不亮 4.临时停车或故障：两侧尾灯同时闪烁 5.倒车显示 二．用ＦＰＧＡ实现方式设计 １.用三色LED代表左右汽车尾灯，为了便于区分，左尾灯选择靠左的三色LED且显示为蓝色，右尾灯选择靠右的三色LED且显示为红色。两灯同时闪烁表示停车或倒车。 ２.用八个单色ＬＥＤ以流水灯的方式显示汽车的行驶状态，向前滚动表示汽车前行，向后滚动表示汽车到车，只有前四个LED 亮表示左转，只有后四个ＬＥＤ亮表示右转。 ３.用四个拨码开关分别表示前行、左转、右转、故障（倒车），器输入组合1000表示前行，0100表示左转、0010表示右转、0001表示故障（倒车）； 三．设计思路分析 １.使用不同的进程来分别处理时钟分频及各个状态下的灯光效果 ２.用三色LED代表左右汽车尾灯
３.用拨码开关控制汽车行驶状态 ４.用单色LED显示汽车行驶状态 ５.使用状态机的思想来设计，通过过状态来决定灯光效果，通过外部输入来改变状态。 四．波形仿真 五．管脚分配 １.输入管脚分配： ２.输出管脚分配：
六．实验总结体会： （1）本次实验，我们采用模块化的设计方法，将整体分成不同功能的模块，如计时模块、分频模块、显示控制模块、LED灯显示模块，然后分模块编写程序（由小组人员分工完成），之后再将模块之间用变量连接起来，从而实现汽车尾灯显示要求。 （2）在实现本次设计的过程中，使我们了解了汽车尾灯的基本原理，从而让我们觉得，首次将我们的专业知识与生活联系起来，增强了我们对本课程的学习兴趣。 （3）在本次实验的实现过程中，通过调用case语句、always语句，是我们进一步加深了对case、always语句的认识，并且能够将其运用到其他设计中，使我们进一步熟练了这种设计方法和verilog程序设计语言。 七．实现代码
实验名称：流水灯的实验设计与制作班级100713 学号07 姓名张凯瑜指导教师庞涛 一、实验目的： 1.增进对单片机的感性认识，加深对单片机理论方面的理解。 2.掌握单片机的内部功能模块的应用，如定时器/计数器、中断、片内外存贮器、I/O口、串行口通讯等。 3.了解和掌握单片机应用系统的软/硬件设计过程、方法及实现，为以后设计和实现单片机应用系统打下良好基础。 二、实验原理：
原理图说明：该设计选用一块STC89C52型单片机，使用其P1口和P3口的部分。P1口作为发光二极管的控制信号输出端，P3.2作为按钮K1外部中断0的信号输入口，P3.3为按钮K2外部中断1的信息输入口，P3.4作为K3信息输入口。单片机晶振频率为11.0592MHz，方便在线下载程序调试。电源使用5v 直流电，其中R11、C6为K1键硬件消抖（但效果不太理想，所以在软件中也做了软件消抖）。 三、实验设备： 电烙铁、万用电表、斜口钳、剥线钳、镊子、电池座、导线若干，所需元件清单： 四、实验方法与步骤： （1）认识各种元件，了解各元件的功能和使用方法。 （2）根据实验原理设计实验电路图和焊接图，并多次进行修正。
（3）按照实验焊接图在洞洞板上进行焊接。 焊接时在覆铜一面进行焊接，没有覆铜的一面用来放置元件。焊接时先对MCU座定好位，焊好对角两个角，然后焊接电源电路，按键电路，再复位和晶振电路，最后焊接LED 部分。 （4）插上编写好程序的单片机，实现“流水灯”效果。 五、实验测量与记录： 功能说明：本设计一共可以显示5种花样 k1键：切换显示花样k2键：暂停显示k3键：继续显示 流水灯——正面无单片机时 流水灯——正面有单片机时
黄淮学院信息工程学院 单片机原理及应用课程设计性实验报告
五、硬件电路设计 根据设计任务，首先进行系统硬件的设计。其硬件原理图由LED显示电路和单片机最小系统组成，如图所示，其中包括时钟电路采用部时钟方式，复位电路采用上电自动复位。由于单片机的I/O口的高电平驱动能力只有微安级，而灌电流可以达到3毫安以上，因此采用低电平驱动。P1、P2、P3分别控制8个led灯。 六、软件程序设计 1、软件设计思路 如果通过上图所示电路图完成实验要求，通过数组，分别同时控P0、P1、P2分别控制8个led灯，从而协调控制24个灯实现花样流水灯效果。 开始 编写数组 主循环 逐个点亮 24灯同时闪烁 逐个熄灭
P3=table1[i]; delayms(500); } shan();//全部闪烁 for(i=0;i<8;i++)//逐个熄灭{ P3=table2[i]; delayms(500); } for(i=0;i<8;i++) { P1=table3[i]; delayms(500); } for(i=0;i<8;i++) { P0=table2[i]; delayms(500); } } } void delayms (uintt) { uint x,y; for(x=t; x>0;x--) for(y=50;y>0;y--); } 七、软硬件仿真调试分析 1、仿真调试结果
图片 1 逐个点亮图片 2 24灯闪烁 图片 3 逐个熄灭 2、性能测试及结果分析 通过仿真结果发现通过上述系统可以实现实验要求，24个灯逐个点亮，24个灯全亮后，24个灯一起闪烁，闪烁5次后，然后24个灯逐个熄灭。由此证明系统满足实验要求。 八、项目总结 在本次花样流水灯试验中，使用循环程序、数组语句实现了实验要求，设计过程中遇到了很多的问题，但经过努力，最终设计出了合理的解决方案。通过此次实验，对多个led灯的控制能力进一步得到提升。 九、项目设计报告成绩 实验报告成绩： 指导教师签字： 年月日
PIC单片机原理与应用实验报告 学校： 学院： 班级： 姓名： 学号： 指导教师：
实验一I/O端口实验 一、实验目的 （1）掌握MPLAP IDE集成开发环境的基本操作。 （2）掌握单片机的I/O端口的设计方法。 （3）掌握在线调试器的使用方法。 （4）学会查阅相关数据手册。 二、实验仪器设备 （1）PC机一台； （2）MPLAP IDE开发软件一套； （3）PICkit3在线调试器一套； （4）APP009实验板一块； 三、实验要求 （1）设计发光LED灯闪烁程序，下载调试，验证功能。 （2）设计流水灯程序，或其他花样彩灯程序，下载调试，验证功能。 （3）设计按按键加1计数程序，下载调试，验证功能。 四、实验步骤 （1）连接在线调试器PICkit3、APP009实验板和计算机； （2）打开MPLAP IDE集成开发环境软件，点击Debugger>Select Tools>PICkit 3 选择调试工具； （3）点击Debugger>Settings，在Settings窗口中点击Power栏，选择由PICkit3向实验板供电； （4）完成实现发光LED灯闪烁实验； 程序代码： #include
青 岛 科 技 大 学 微机原理与接口技术综合课程设计（报告） 题 目 __________________________________ 指导教师__________________________ 学生姓名__________________________ 学生学号__________________________ _______________________________ 院（部）____________________________ 专业________________班 ______年 ___月 ___日 直流电机控制综合实验 周艳平 宋雪英 01 信息科学技术学院 计算机科学与技术0961 2012 12 27
摘要 (2) 1、单片机概述 (2) 2、仿真软件介绍 (2) 3、需求分析 (3) 一、课程设计目的 (3) 二、课程设计要求 (4) 三、实验内容 (4) 1、设计任务与要求 (4) 2、系统分析 (4) 1）.硬件电路设计(画出原理图、接线图) (5) 2）软件框图 (7) 3、用keil建项目流程 (8) 4、程序清单 (9) 4、系统调试 (11) 四、设计总结(结论) (12)
摘要 近年来，随着电子技术和微型计算机的发展，单片机的档次不断提高，起应用领域也在不断的扩大，已在工业控制、尖端科学、智能仪器仪表、日用家电、汽车电子系统、办公自动化设备、个人信息终端及通信产品中得到广泛的应用、成为现代电子系统中最重要的智能化的核心部件。而AT89C51就是其中一种，它是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMO8位微处理器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。本课程设计介绍一种LED小灯控制系统的设计方法，以单片机作为主控核心，与按键、排阻、电阻、电容等较少的辅助硬件电路相结合，利用软件实现对LED灯进行控制。能够通过按键控制8个LED小灯从左到右依次点亮。 关键字：单片机、LED流水灯 1、单片机概述 单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微 型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。 通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处 理器、存储器和I/O 接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合， 便可成为一个单片机控制系统。 单片机经过1、2、3、3 代的发展，目前单片机正朝着高性能和多品种方向发展，它 们的CPU 功能在增强，内部资源在增多，引角的多功能化，以及低电压底功耗。 2、仿真软件介绍 （1）.Keil uv3 运行Keil uv3
实验报告 课程名称：数字电子技术实验姓名： 学号： 专业： 开课学期： 指导教师：
实验课安全知识须知 1.须知1：规范着装。为保证实验操作过程安全、避免实验过程中意外发生，学生禁止穿拖 鞋进入实验室，女生尽量避免穿裙子参加实验。 2.须知2：实验前必须熟悉实验设备参数、掌握设备的技术性能以及操作规程。 3.须知3：实验时人体不可接触带电线路，接线或拆线都必须在切断电源的情况下进行。 4.须知4：学生独立完成接线或改接线路后必须经指导教师检查和允许，并使组内其他同学 引起注意后方可接通电源。实验中如设备发生故障，应立即切断电源，经查清问题和妥善处理故障后，才能继续进行实验。 5.须知5：接通电源前应先检查功率表及电流表的电流量程是否符合要求，有否短路回路存 在，以免损坏仪表或电源。 特别提醒：实验过程中违反以上任一须知，需再次进行预习后方可再来参加实验；课程中违反三次及以上，直接重修。 实验报告撰写要求 1.要求1：预习报告部分列出该次实验使用组件名称或者设备额定参数；绘制实验线路图， 并注明仪表量程、电阻器阻值、电源端编号等。绘制数据记录表格，并注明相关的实验环境参数与要求。 2.要求2：分析报告部分一方面参考思考题要求，对实验数据进行分析和整理，说明实验结 果与理论是否符合；另一方面根据实测数据和在实验中观察和发现的问题，经过自己研究或分析讨论后写出的心得体会。 3.要求3：在数据处理中，曲线的绘制必须用坐标纸画出曲线，曲线要用曲线尺或曲线板连 成光滑曲线，不在曲线上的点仍按实际数据标出其具体坐标。 4.要求4：本课程实验结束后，将各次的实验报告按要求装订，并在首页写上序号（实验课 上签到表对应的序号）。请班长按照序号排序，并在课程结束后按要求上交实验报告。 温馨提示：实验报告撰写过程中如遇预留空白不足，请在该页背面空白接续。
**大学 物理学院 单片机花样流水灯设计实验 课题：花样流水灯设计 班级: 物理 *** 姓名: *** 学号: ……………
当今时代的智能控制电子技术，给人们的生活带来了方便和舒适，而每到晚上五颜六色的霓虹灯则把我们的城市点缀得格外迷人，为人们生活增添了不少色彩。 制作流水灯的方法有很多种，有传统的分立元件，由数字逻辑电路构成的控制系统和单片机智能控制系统等。本设计介绍一种简单实用的单片机花样流水灯设计与制作，采用基于MS-51的单片机AT89C51和发光二极管、晶振、复位、电源等电路以及必要的软件组成的以AT89C51为核心，辅以简单的数码管等设备和必要的电路，设计了一款简易的流水灯电路板，并编写简单的程序，使其能够自动工作。 本设计用AT89C51单片机为核心自制一款简易的花样流水灯，并介绍了其软件编程仿真及电路焊接实现，在实践中体验单片机的自动控制功能。该设计具有实际意义，可以在广告业、媒体宣传、装饰业等领域得到广泛应用。 关键字：AT89C51 单片机流水灯数码管
1. 单片机及其发展概况 单片机又称为单片微计算机，其特点是将微型计算机的基本功能部件（如中央处理器（CPU）、存储器、输入接口、输出接口、定时/计数器及终端系统等）全部集成在一个半导体芯片上。单片机作为一种高集成度微型计算机，已经广泛应用于工业自动化控制、智能仪器仪表、通信设备、汽车电子与航空航天电子系统、智能家居电器等各个领域。 2. Protues仿真软件简介 Protues以其数量众多的元件数据库、标准化的仿真仪器、直观的捕获界面、简洁明了的操作、强大的分析测试、可信的测试结果, 为电子工程设计节约研发时间，节省了工程设计费用。利用Protues软件设计一款通过数码管显示计数时间的流水灯电路及Keil C软件编程后，再将两者关联则可以简单快速的进行仿真。 【实验设计目标】 设计要求以发光二极管作为发光器件，用单片机自动控制，对8个LED 灯设计至少3种流水灯显示方式，每隔20秒变换一次显示花样，计时通过一个二位七段数码管显示。
51单片机流水灯试验 一、实验目的 1.了解51单片机的引脚结构。 2.根据所学汇编语言编写代码实现LED灯的流水功能。 3.利用开发板下载hex文件后验证功能。 二、实验器材 个人电脑，80c51单片机，开发板 三、实验原理 单片机流水的实质是单片机各引脚在规定的时间逐个上电，使LED灯能逐个亮起来但过了该引脚通电的时间后便灭灯的过程，实验中使用了单片机的P2端口，对8个LED灯进行控制，要实现逐个亮灯即将P2的各端口逐一置零，中间使用时间间隔隔开各灯的亮灭。使用rl或rr a实现位的转换。 A寄存器的位经过rr a之后转换如下所示： 然后将A寄存器转换一次便送给P2即MOV P2,A便将转换后的数送到了P2口，不断循环下去，便实现了逐位置一操作。
四、实验电路图 五、通过仿真实验正确性
代码如下：ORG 0 MOV A,#00000001B LOOP:MOV P2,A RL A ACALL DELAY SJMP LOOP DELAY:MOV R1,#255 DEL2:MOV R2,#250 DEL1:DJNZ R2,DEL1
DJNZ R1,DEL2 RET End 实验结果： 六、实验参考程序 #include
sbit P00=P0^0; sbit P01=P0^1; void delay(uchar t) { uchar i,j; for(i=0;i 西安邮电大学FPGA课程设计报告 题目：可编程单脉冲发生器 院系：通信与信息工程学院专业班级：电子信息科学与技术学生姓名：韩萌 导师姓名：张丽果 起止时间：2012-9-10至2012-9-22 2012年09月20日 FPGA课程设计报告提纲 1．任务 根据输入的8位的脉宽参数，输出255种宽度的单次脉冲。 可编程单脉冲发生器是一种脉冲宽度可编程的信号发生器，在输入按键的控制下，产生单次的脉冲，脉冲的宽度由8位的输入数据控制。由于是8位的脉宽参数，故可以产生255 种宽度的单次脉冲。 2．目的 产生一个脉冲宽度可根据8位输入数据(data)可变的脉冲发生器。 可变的脉冲信号可以通过把输入的data赋值给一个count，通过对count信号做减1操作控制输出的脉冲宽度。把data赋给count后，在key键启动的情况下，输出脉冲pulse信号开 始输出低电平，count同时在每来一个时钟信号的时候做减1操作，而且pulse信号一直保持高 电平，当count减为0时，把pulse信号拉低。这样就输出了一个脉冲宽度可以根据data输入信 号可变的脉冲信号。 3．使用环境(软件/硬件环境，设备等) 布局布线使用的环境是Quartus II。 仿真测试使用的环境是ModelSim SE。 4．FPGA课程设计详细内容 4.1 技术规范 （一）、功能定义如下: 本设计实现一个可编程单脉冲发生器，具体功能如下： 1.异步信号复位，复位后信号输出可以重新开始。 2.把8为脉冲宽度data赋给计数信号count。 3.当有key按键使能时，输出脉冲信号，并做count减1操作，重复再按使能键无效。 4.使能按键后产生的单脉冲的上升沿与时钟取得同步。 5.当count减为0时，脉冲信号拉低。高电平持续的宽度，即所需的脉冲宽度。 6.产生的脉冲信号的最大宽度为255。 （二）、引脚定义 mcs－51单片机接口技术实验 适用：电气类专业本科学生 实验报告 实验一熟悉proteus仿真模拟器，led花样表演 一、实验目的 掌握以下方法： 1．在proteus的环境下，设计硬件原理图； 2．在keilc集成环境下设计c51语言程序； 2．在proteus的环境下，将硬件原理图与软件联接仿真运行。 二、实验环境 1．个人微机，windows操作系统 2．proteus仿真模拟器 3．keilc编程 三、实验题目 基本题：使用8051的并口带动8个led发光二极管显示一种花样表演。提高题：使用一个键切换实现3种以上花样表演。 四、实验类型： 学习、模仿与简单设计型。 五、实验步骤： 0、进入isis，先选择需要的元件，然后设计电原理图，保存文件； 1、在keilc软件集成环境下编写源程序，编译工程文件； 2、将所设计的硬件原理图与目标代码程序相联接； 4、按play键，仿真运行程序。 附,可能用到的元件名称： cpu：at89c51或任一种mcs-51家族cpu； 晶振：crystal； 电容器：capacitors，选22pf 电解电容：cap-elec或genelect10u16v 复位电阻：minres10k 限流电阻：minres330r 按键：button led：led-blue/red/yellow或diode-led （一）接线图如下： （二）.基础花样 （四）程序流程图 （五）c程序 #include <> #define uint unsigned int #define uchar unsigned char const tab1[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f, /*正向流水灯*/ 0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe,0xff,};/*反向流水灯*/ const tab2[]={0xff,0x00,0xff,0x00,0xff,0x00,}; void delay() { uint i,j; for(i=0;i<256;i++) for(j=0;j<256;j++) 实验三流水灯控制实验 姓名专业通信工程学号成绩 一、实验目的 1.掌握Keil C51 软件与protues软件联合仿真调试的方法； 2.掌握如何使用程序与查表等方法实现流水效果； 3.掌握按键去抖原理及处理方法。 二、实验仪器与设备 1. 微机1台 2. Keil C51集成开发环境 3. Proteus仿真软件 三、实验内容 1.用Proteus设计一流水灯控制电路。利用P1口控制8个发光二级管L1—L8。P3.3口接一按 键K1。参考电路如下图所示。其中74LS240为八反响三态缓冲器/线驱动器。 2.用中断或查询方式编写程序，每按动一次K1键，演示不同的流水效果。若用KEY表示按键的 次数，则其对应的流水效果如下： ① KEY=0： L1-L8全亮； ② KEY=1： L1-L8先全灭，然后自右向左单管点亮，如此循环； ③ KEY=2： L1-L8先全灭，然后自右向左依次点亮，如此循环； ④ KEY=3： L1-L8先全亮，然后自左向右依次熄灭，如此循环； ⑤ KEY=4： L1-L8先全灭，然后整体闪烁，如此循环； ⑥ KEY=5：自行设计效果。 以上移位及闪烁时间间隔均设置为0.3秒，按动5次按键后，再按键时，流水效果从头开始循环。 四、实验原理 1.按键去抖原理：通常按键所用的开关为机械弹性开关，当机械触点断开、闭合时，电压信号 波形如下图所示。由于机械触点的弹性作用，一个按键开关在闭合时不会马上稳定的接通，在断开时也不会一下子断开。因而在闭合及断开的瞬间均伴随有一连串的抖动。抖动时间的长短由按键的机械特性决定，一般为5～10ms。按键抖动会引起一次按键被误读多次。为了确保CPU对键的一次闭合仅做一次处理，必须去除按键抖动。在键闭合稳定时，读取键的状态，并且必须判别；在键释放稳定后，再作处理。按键的抖动，可用硬件或软件两种方法消除。常用软件方法去抖动，即检测到按键闭合后执行一个5～10ms延时程序；让前沿抖动消失后，再一次检测键的状态，如果仍保持闭合状态电平，则确认为真正有按键按下。当检测到按键释放后，也要给5～10ms的延时，待后延抖动消失后，才能转入该键的处理程序。 2.74LS240：八反相三态缓冲器/线驱动器 引脚排列图： 综合实验报告 第四组 组长：韩欢02081535 陈洁钰02081536 侯旭涛02081514 高耀02081510 李欣昊02081508 李昊02081506 FPGA基础试验之流水灯 一、实验目的 通过此实验进一步了解、熟悉和掌握Quartus II开发软件的使用方法及Verilog 语言的编程方法。学习简单时序电路的设计分析和硬件测试。 二、实验内容 1．熟悉信号产生板中的FPGA的普通I/O的连接； 2．根据实际的流水灯分析时序，体会用Verilog语言的编程产生相应时序；3．熟悉集成开发工具Quartus II，学会使用Quartus II对Cyclone系列FPGA的程序开发、编译与调试； 4．掌握Cyclone系列FPGA的程序加载，熟练掌握将.sof文件加载到实验板的FPGA中，实现流水灯的效果。 三、实验原理 流水灯，顾名思义就是让LED像水一样的点亮。如果把流水做慢动作播放，可以想象到其实就是移动，即：把水块不断地向同一方向移动，而原来的水块保持不动，就形成了流水。同样，如果使得最左边的灯先亮，然后通过移位，在其右侧的灯，从左向右依次点亮，而已经亮的灯又不灭，便形成了向右的流水灯。初始状态时，四个灯都不亮，每来一个时钟脉冲，CLK，计数器就加1.这样通过移位依次点亮所有的灯，就形成了流水灯。而当四个灯都点亮时，需要一个操作使得所有的灯恢复为初始状态。然后，再一次流水即可。如果是右移位，就出现向右流水的现象；反之，向左流水。 四、实验要求 控制4个LED进行花式显示，根据硬件设施设计两种模式：S0：从全亮到全灭，再到全亮，依次循环；S1：从LED0开始依次点亮，为LED1亮，LED2亮，LED3亮，后再LED2亮，LED1亮，LED0亮，不停循环。即输出为：S0时，从0000到1111不停循环转换；S1时，0111,1011,1101,1110,1101,1011,0111不断循环。 五、实验步骤 （1）建立工程 （2）建立Verilog文件，编写相关程序 （3）将verilog文件编译为可视化电路图文件 （4）将可视化电路图文件添加输入输出组合成电路图文件 （5）编译语法及验证原理图 （6）根据需要分配管脚并进行编译 南京晓庄学院电子工程学院 实验报告 课程名称：单片机系统设计与应用 姓名：森 专业：电子信息科学与技术 年级：14级 学号：05 2016年12 月1 日 实验项目列表 序号实验项目名称成绩指导教师 1 单片机仿真软件的使用 2 单片机I/O接口应用实验——流水灯 3 外部中断实验——工业顺序控制模拟 4 定时/计数器实验——矩形波 5 定时/计数器实验——计数器 6 综合实验 7 8 9 10 注: 1、实验箱端口为com6。 2、芯片选择切换到51 3、停止运行使用实验箱上的复位按钮 实验室号：___ 实验时间：成绩： 实验一仿真软件的使用 1．实验目的和要求 1）熟悉Keil C51软件界面，以及编辑、编译、运行程序的步骤； 2）掌握单片机仿真软件使用和调试的方法。 2．实验原理 Keil C51软件使用 在Keil C51集成开发环境下，建立一个工程并编辑源程序，熟悉Keil C51集成开发环境下各种菜单、命令的使用。 3．主要仪器设备（实验用的软硬件环境） 安装有Keil C51软件的PC机1台 4．操作方法与实验步骤 Keil C51软件使用 （1）建立用户文件夹 （2）建立工程 （3）建立文件并编码。输入以下源程序，并保存在项目所在的目录中 （4）把文件加入工程中 （5）编译工程。编译时观察在界面下方的“Build”页中的到编译错误信息和使用的系统资源情况等。 （6）调试。利用常用调试命令，如复位、运行、暂停、单步、单步跳过、执行完当前子程序、运行到当前行、下一状态、打开跟踪、观察跟踪、反汇编窗口、观察窗口、代码作用范围分析、1#串行窗口、内存窗口、性能分析、工具按钮等命令进行调试，观察并分析调试结果。 （7）目标代码文件的生成。运行生成相应的.HEX文件。 5．实验内容及程序 1）从DATA区地址起始地址为40H的连续10个内存单元的内容传送到XDATA区起始地址为2000H的10个内存单元中。 注意：DATA区地址起始地址为40H的连续10个内存单元必须先赋初值。 P83-5源程序 #include 《EDA技术及应用》 实验报告 系部：电子通信工程系 指导教师：张松炜 学号：121307214 ____ 姓名：李俊杰_______ 2014___年_6___月__19_日 实验一点亮LED设计 一、实验目的 通过此试验可以让大家逐步了解，熟悉和掌握FPGA开发软件Quartus II的使用方法及VerilogHDL的编程方法。 二、实验内容 本实验是一个简单的点亮LED灯的实验，具体包括： 1)使用Quartus II建立一个工程； 2)Quartus II工程设计； 3)设置编译选项并编译硬件系统； 4)下载硬件设计到目标FPGA; 5)观察LED的状态； 三、实验原理 和单片机一样，向片子里写进数据，输出高电平（对于共阴极的），或者输出低电平（对于共阳极）。根据Cyclone片子已经分配好的针脚设置好针脚。 四、实验步骤 建立-----个工程-----输入程序-----软件编译 ------生成下载文件-----下载—调试。 五、实验程序 module led1(led); //模块名led1 output[7:0] led; //定义输出端口 reg[7:0] led; //定义寄存器 always //过程1 begin led = 8'b10101010; //输出0xAA end endmodule 六、思考题 （1）写出使用QuartusII软件开发工程的完整的流程。 建立一个工程—输入程序—软件编译综合—生成下载文件— 下载—硬件调。 实验二流水灯实验 一、实验目的 通过此试验让大家进一步了解熟悉和掌握FPGA开发软件的使用方法及软件编程方法。学习简单的时序电路的设计和硬件测试。 二、实验内容 本实验的内容是建立用于控制LED流水灯的简单硬件电路，要求在SmartSOPC上实现LED1-LED8发光二极管流水灯的显示。 三、实验原理 “51单片机”精简开发板的组装及调试实训报告 为期一周的单片机实习已经结束了。通过此次实训，让我们掌握了单片机基本原理的基础、单片机的编程知识以及初步掌握单片机应用系统开发实用技术，了解“51”单片机精简开发板的焊接方法。同时培养我们理论与实践相结合的能力，提高分析问题和解决问题的能力，增强学生独立工作能力；培养了我们团结合作、共同探讨、共同前进的精神与严谨的科学作风。 此次实训主要有以下几个方面： 一、实训目的 1．了解“51”精简开发板的工作原理及其结构。 2．了解复杂电子产品生产制造的全过程。 3．熟练掌握电子元器件的焊接方法及技巧，训练动手能力，培养工程实践概念。4．能运用51单片机进行简单的单片机应用系统的硬件设计。 5．掌握单片机应用系统的硬件、软件调试方法 二、实验原理 流水灯实际上就是一个带有八个发光二极管的单片机最小应用系统，即为由发光二极管、晶振、复位、电源等电路和必要的硬件组成的单个单片机。 它的电气性能指标：输入电压：DC4.5~6V，典型值为5V。可用干电池组供电，也可用直流稳压电源供电。 如图所示： 本流水灯实际上就是一个带有八个发光二极管的单片机最小应用系统，即为由发光二极管、晶振、复位、电源等电路和必要的硬件组成的单个单片机。 三、硬件组成 1、晶振电路部分 单片机系统正常工作的保证，如果振荡器不起振，系统将会不能工作；假如振荡器运行不规律，系统执行程序的时候就会出现时间上的误差，这在通信中会体现的很明显：电路将无法通信。他是由一个晶振和两个瓷片电容组成的，x1和x2分别接单片机的x1和x2，晶振的瓷片电容是没有正负的，注意两个瓷片电容相连的那端一定要接地。 2、复位端、复位电路 给单片机一个复位信号（一个一定时间的低电平）使程序从头开始执行；一般有两中复位方式：上电复位，在系统一上电时利用电容两端电压不能突变的原理给系统一个短时的低电平；手动复位，同过按钮接通低电平给系统复位，时如果手按着一直不放，系统将一直复位，不能正常。当要对晶体重置时，只要对此引脚电平提升至高电平并保持两个及其周期以上的时间便能完成系统重置的各 流水灯实验报告 实验二 流水灯 一、 实验目的 学会编写一个简单的流水灯程序并掌握分频的方法。熟悉Modelsim 仿真软件的使用。 二、 实验要求 用Quartus 编写流水灯程序，在Modelsim 软件中进行仿真。 三、 实验仪器和设备 1、 硬件：计算机 2、 软件：Quartus 、Modelsim 、（UE ） 四、 实验内容 1、 将时钟周期进行分频。 2、 编写Verilog 程序实现LED 等依次亮灭，用Modelsim 进行仿真，绘制波形图。 五、 实验设计 （一）分频原理 已知时钟周期f 为50MHz ，周期T 为1/f ，即20ns 。若想得到四分频计数器，即周期为80ns 的时钟，需要把时钟进行分频。即每四个时钟周期合并为一个周期。原理图如图1所示。 rst_n clk clk_4 图1 四分频原理图 （二）流水灯设计思路 1、实现4盏LED 灯依次隔1s 亮灭，即周期为1s ； 2、计算出频率f 为1/T=1Hz ； 3、设置计数器cnt ，当检测到clk 上升沿时开始计数，当cnt 计数到24_999_999时，clk_4跳变为1，LED 灯亮起，当cnt 计数49_999_999时，clk_4置0，LED 灯熄灭。 4、给LED 赋初值4’b0001，第一盏灯亮。 5、利用位拼接，实现循环。 （三）设计框图 FPGA clk cnt LED LED 图2 设计基本框图 （四）位拼接的用法 若输入a=4'b1010，b=3'b101，c=4'b0101，想要使输出d=5'b10001 用位拼接，符号“{ }”：d<={b[2:1],c[1],a[2:1]} 即把b 的低1~2位10，c 的低1位0，a 的低1~2位01拼接起来，得到10 0 01。 流水灯 4'b0001 4'b0010 4'b0100 4'b1000 相当于把低三位左移，并最高位放在最低位。 用位拼接可写为： led<={led[2:0], led[3]}; 低三位 最高位 六、 实验方法和步骤 （一）时钟分频 1、 编写分频程序。 2、 编写测试程序。 3、 进行仿真，波形如图3所示。 图3 分频仿真结果 （二）流水灯 1、编写分频程序。 课程名称：单片机课程设计 设计题目：流水灯彩灯设计 学院：应用技术学院 专业：电子信息工程信息方向 目录 一、实训的目的 (3) 二、实训的基本要求 (3) 三、电路基本工作原理 (4) 四、组装过程及技巧 (5) 五、软件设计及程序清单 (5) 六、心得体会 (11) 一、实训的目的 通过具有一定功能和应用价值的一个具体产品的设计与制作，或 者一个实际项目的开发与应用，使学生受到工程设计、制造工艺、调试检测和撰写技术报告的系统训练，启迪我们的创新思维，培养我们分析问题和解决问题的综合能力。通过实训使我们巩固、加深和学习光电子技术的基础理论、基本知识和技能技能。使我们正确地选择和使用常用电工仪表、电子仪器及有关实验设计。使我们掌握基本电量及电子元件的测试技术、实验方法和数据的分析处理。使我们能应用已学的理论知识设计简单的应用电路，合理选择元器件构成实用的电子小系统。使我们受到基本的实验技能、系统的工程实践和撰写技术报告的初步训练。培养我们严肃认真、实事求是、独立思考、踏实细致的科学作风和创新的精神。 二、实训的基本要求 要求： 1. 该流水灯设置12个发光二极管，两个按键K1和K2。 2. 上电后，12个LED灯全亮 3. 两个按键一个用于流水灯的启动和停止，另一个用于选择流水灯的花样。 4.“流水”的花样不得少于两种，越多越好。 三、电路图及其基本工作原理 该电路由2个30PF的电容和一个晶震组成的，其中晶振接在18和19引脚。这个作用是为单片机提供一个正常的工作时钟频率 单片机40引脚接+5V的电源，20引脚接地。使用510Ω电阻和发光二极管组成12条支路，分别对应连接单片机的P1口12个。才用共阳极接法40段接上5V的外加电压，通过单片机的P1口控制输出高电平还是低电，当电压为低电平的时候，二极管发光。 电路图如下： 四、组装过程及焊接技巧 （1）材料：松香、焊锡。焊接时最常用的焊料是焊锡。松香焊剂是一种可靠的焊剂，它在电路维修和电子制作中应用广泛。将焊接的 交通灯控制器设计报告 交通控制器 一.选题目的 尝试用所学eda和vhdl编程知识，解决生活中常见的问题。做到学而时习之。 二.设计目标（课题内容） 设计一个十字路口交通控制系统，其东西，南北两个方向除了有红、黄、绿灯指示是否 允许通行外，还设有时钟，以倒计时方式显示每一路允许通行的时间，绿灯，黄灯，红灯的 持续时间分别是40、5和45秒。当东西或南北两路中任一道上出现特殊情况，例如有消防车， 警车要去执行任务，此时交通控制系统应可由交警手动控制立即进入特殊运行状态，即两条 道上的所有车辆皆停止通行，红灯全亮，时钟停止计时，且其数字在闪烁。当特殊运行状态 结束后，管理系统恢复原来的状态，继续正常运行。 三.实现方案（包括原理框图和hdl设计流程图） 1原理框图 从题目中计数值与交通灯的亮灭的关系如图（1）所示 1．交通灯的显示状况： 东西南北 图（1）计数值与交通灯亮灭的关系 2.交通等的原理示意图如图(2) 图(2)交通灯的示意图 3.hdl设计流程图如图(3)： 四.设计过程（包括关键模块的仿真结果） 1.总体思路 第一部分：clk时钟秒脉冲发生电路 在红绿灯交通信号系统中，大多数情况是通过自动控制的方式指挥交通的。 因此为了避免意外事件的发生，电路必须给一个稳定的时钟（clock）才能让系统正常运 作。模块说明：系统输入信号： clk: 由外接信号发生器提供10hz的时钟信号；系统输出信号： clk_out：产生每 秒一个脉冲的信号； 第二部分：计数秒数选择电路 计数电路最主要的功能就是记数负责显示倒数的计数值，对下一个模块提供状态转换信 号。模块说明： 系统输入：clk_out: 接收由clk电路的提供的1hz的时钟脉冲信号；系统输出信号： countnum：倒计数值； 第三部分：红绿灯状态转换电路本电路负责红绿灯的转换。模块说明： 系统输入信号：clock,hold,countnum; 系统输出信号：numa,numb: 接收计数秒数选择电路状态转换信号； reda,greena,yellowa，redb,greenb,yellowb :负责红绿灯的状态显示。 第四部分：时间显示电路 本电路负责红绿灯的计数时间的显示。bcd_data 模块说明： 系统输入信号：clock,hold,numin(即接收numa,numb的值)：倒计数值秒数位变化控制 信号； 系统输出信号：numa,numb: 负责红绿灯的显示秒数位。 2.单元电路设计 （1）分频器的设计 院系： 姓名： 学号： 课程设计名称： 指导老师： 时间： 摘要 VHDL的特点 应用VHDL进行系统设计，有以下几方面的特点。 （一）功能强大 VHDL具有功能强大的语言结构。它可以用明确的代码描述复杂的控制逻辑设计。并且具有多层次的设计描述功能，支持设计库和可重复使用的元件生成。VHDL是一种设计、仿真和综合的标准硬件描述语言。 （二）可移植性 VHDL语言是一个标准语言，其设计描述可以为不同的EDA工具支持。它可以从一个仿真工具移植到另一个仿真工具，从一个综合工具移植到另一个综合工具，从一个工作平台移植到另一个工作平台。此外，通过更换库再重新综合很容易移植为ASIC设计。 （三）独立性 VHDL的硬件描述与具体的工艺技术和硬件结构无关。设计者可以不懂硬件的结构，也不必管最终设计实现的目标器件是什么，而进行独立的设计。程序设计的硬件目标器件有广阔的选择范围，可以是各系列的CPLD、FPGA及各种门阵列器件。 （四）可操作性 由于VHDL具有类属描述语句和子程序调用等功能，对于已完成的设计，在不改变源程序的条件下，只需改变端口类属参量或函数，就能轻易地改变设计的规模和结构。 （五）灵活性 VHDL最初是作为一种仿真标准格式出现的，有着丰富的仿真语句和库函数。使其在任何大系统的设计中，随时可对设计进行仿真模拟。所以，即使在远离门级的高层次（即使设计尚未完成时），设计者就能够对整个工程设计的结构和功能的可行性进行查验，并做出决策。VHDL的设计结构 VHDL描述数字电路系统设计的行为、功能、输入和输出。它在语法上与现代编程语言相似，但包含了许多与硬件有特殊关系的结构。 VHDL将一个设计称为一个实体Entity（元件、电路或者系统），并且将它分成外部的可见部分（实体名、连接）和内部的隐藏部分（实体算法、实现）。当定义了一个设计的实体之后，其他实体可以利用该实体，也可以开发一个实体库。所以，内部和外部的概念对系统设计的VHDL是十分重要的。 单片机实训 --霹雳灯 学生姓名：陈文锋 学院：信息工程学院 班级： 12应用电子技术 学号： 2012011846 指导教师：王颖 日期： 2014 年 5 月 目录 第一章、任务书.........................................................................................第二章、总体方案设计及选择................................................................. (1) 实验原理......................................................................................... 第三章、电路设计..................................................................................... (1) 硬件设计........................................................................................ (2) 软件设计......................................................................................... (3) 电路板制作及联机调试..................................................................第四章、程序清单................................................................................... 第五章、设计心得.................................................................................... 第六章、参考资料....................................................................................第七章、附件（实物图）........................................................................基于FPGA的单脉冲发生器
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