LED點燈試驗報告華中科技大學電信提高班1101一．試驗目的：DE2LEDDE2開發(fā)板。二．方案設計：LED燈的亮與暗Step1：設計一個計數(shù)規(guī)律為4-5-6-7-8-9-4-5-6-7-8-9-4. 的計數(shù)器設計分頻電路該電路的作用是把一個頻率為50MHz的電源分頻為1HzquartusverilogHDL語言實現(xiàn)。源代碼如下截圖：說明：分頻器的源代碼截圖然后將這段代碼生成一個元件，如以以下圖，其中有一個50MHz的輸入端口，有一個1Hz的輸出端口。說明：生成的分頻器元件說明：In：輸入脈沖頻率〔50MHZ〕Out：輸出脈沖頻率〔1HZ〕設計計數(shù)電路計數(shù)電路通過芯片741919時重由4QDQCQBQA輸出為1010的時候，反響給74191的載入端子，使其重載入DCBA=0100，開頭計數(shù)。在quartus上設計的電路如以以下圖，其中Lab05元件為七段顯示譯碼器件，用于接入發(fā)光二極管，從而比較直觀地驗證結果?！?-9計數(shù)，譯碼電路〕〔電路引腳安排截圖〕該電路點亮LED燈的方法是：十進制計數(shù)輸出為奇數(shù)是，LED燈亮，輸出為偶數(shù)時，LED燈滅，電路在DE2開發(fā)板實現(xiàn)的結果錄像在附件中。方案二：仿照交通燈的設計，把握紅色和綠色的LED燈的亮與滅該方案是通過一盞紅色LED燈和綠色LED燈來簡易地仿照交通燈的設計，其根本原理是：樣，都設定為8秒，即計時器顯示為8-7-6-5-4-3-2-1-8-7-6-5-4-3-2-1.于是，應領先做一個74191JK觸發(fā)器完成，其余的主要是為實現(xiàn)模為8效勞，在quartus上連接的電路如下截圖所示：〔紅綠燈模擬電路連線〕試驗測試結果應當為每次倒計時8到1的時候，都只會有一盞燈亮，然后到下一個8到1倒計時的時候，就會換成另一種顏色的LED燈亮，而原來亮的LED燈會滅掉。在DE2開發(fā)板上的實現(xiàn)詳見附件：18LED2盞綠色LED燈的亮與滅LEDLED燈亮就代表開槍射擊，用兩盞發(fā)光的紅色LED燈代表射出的槍彈，開槍后槍彈從右往左運動，設計中用兩盞發(fā)光的紅色LED燈從右往左運動代表。那么通過電路設計，可以模擬出射擊小玩耍中的槍彈射擊過程。設計電路中，使用了一個使50MHz分頻成12Hz的分頻器，是通過verilog代碼編寫的分頻元件，其verilog代碼如下截圖所示：〔50MHz-12Hz分頻器代碼截圖〕然后通過芯片7490構成一個0-9電路中我使用的芯片為7442數(shù)據(jù)選擇器芯片，然后把數(shù)據(jù)選擇器的每個輸出端口連接到相鄰的兩個LED燈上去，就完成了簡化后的“子彈放射”模型。由于數(shù)據(jù)選擇器的輸出是高7442芯片的輸出都加了一個非門把電平置反。試驗設計電路如以下圖：“子彈放射”模型設計電路〕在DE2開發(fā)板上的測試成果詳見附件中的視頻，局部截圖如下所示：LED燈的亮與暗Step1：verilogHDL4to1的數(shù)據(jù)選擇器如今我們需要的數(shù)據(jù)選擇器的要求如下：數(shù)據(jù)輸入端口為：W0,W1,W2,W3，選擇輸入端口為S0，S1；輸出為一位的F。S0=0，S1=0時，F(xiàn)W0；當S0=1，S1=0時，F(xiàn)為W1；當S0=0，S1=1時，F(xiàn)為W2；當S0=1，S1=1時，F(xiàn)為W3；于是，得到的verilogHDL語句如下截圖〔圖一：圖一4to1選擇器元件如圖二：圖二Step2：設計一個移位器通過分析得到如下輸出表格：S10S00F3X3F2X2F1X1F0X0通過端口W001X2X1X0X-1W110X1X0X-1X-2W211X0X-1X-2X-3W3因此，用四個4-to-1數(shù)據(jù)選擇器，分別作為F3，F(xiàn)2，F(xiàn)1，F(xiàn)0的輸出，簡潔看出，輸出F3的選擇器W0應當連接X3，W1端口應當連接X2，W2端口應當連接X1，W3端口應當連X0。以此類推，就能弄清楚每個端口應當連接哪一個輸入端子。通過連接，得到如下的電路圖，如圖三：圖三Step3：測試運用DE2的LEDR燈，高電平發(fā)光，低電平不發(fā)光的特性，用作測試工具測試的時候，是依據(jù)如以以下圖安排引腳的〔圖四〕圖四以下表格為數(shù)據(jù)測試表格，其輸入和輸出的真值關系如下表：X3X2X1X0X-1X-2X-3S1S0F3F2F1F010011100100111110000110000111001100111011010101001011011011010110然后依據(jù)上述表格的輸入，在DE2板上得到輸出結果，如以以下圖所示，其中F3，F(xiàn)2，F(xiàn)1，F(xiàn)0分別代表前四個LED燈的亮暗狀況，1為燈亮，0為燈滅：〔上表的第一種狀況，三、四燈亮)〔上表的其次種狀況，燈全滅)〔上表的第三種狀況，燈全滅)〔上表的第四種狀況，二、四燈亮)〔上表的第五種狀況，二、三燈亮)輸入為一個500MHz的時間脈沖，通過分頻器使之輸出1Hz1HZ的時間脈沖點亮一盞LED74905進制計數(shù)器，在最高位QD端子輸把它作為其次盞LEDLED的五分之一的脈沖點亮另一盞LED燈。設計的規(guī)律電路圖如下：〔規(guī)律電路圖〕〔兩盞LED燈的波形圖〕該方案實現(xiàn)的結果已經(jīng)用視頻進展呈現(xiàn)，詳見附件。方案六：仿照霓虹燈的設計，使兩盞LED燈交替閃亮輸入為一個500MHz的時間脈沖，通過分頻器使之輸出1Hz的時間脈沖，使用這個1HZ的時間脈沖點亮一盞LEDLED燈，這樣就可以使兩盞LED燈交替點亮，一盞在時間脈沖高電平點亮，另一盞在時間脈沖的低電平點亮。設計的規(guī)律電路圖如下：〔規(guī)律電路圖〕〔引腳安排截圖〕方案七：仿照學生寢室亮燈的設計，通過開關來把握LED燈的亮與滅01表示燈亮樓管總開關的關系是一樣的，則真值表如以以下圖所示：樓管總開關學生寢室開關燈000010100111現(xiàn)在我假設有四間學生寢室，于是就有四盞燈需要點亮，由以上真值表可以畫出電路圖：〔寢室點燈電路設計圖〕〔引腳安排圖〕在DE2開發(fā)板上實現(xiàn)的仿真如以以下圖所示，其中，從右數(shù)起第五個開關代表樓管開關，其余四個分別為四個寢室的開關。測試結果如以以下圖所示：方案八：通過輸入的二進制的數(shù)值的奇偶特性把握LED燈的亮與暗這里我設計的電路是一個三位二進制數(shù)值的奇偶校驗電路，當輸入的二進制數(shù)值a0a1a2是奇數(shù)的時候〔即有奇數(shù)個LED燈就會發(fā)光，當輸入的二進制數(shù)值a0a1a2a0a1a2output0000001a0a1a2output00000011010101101001101011001111于是，通過卡諾圖化簡法，可以得出output和a0a1a2的規(guī)律表達式。于是使用了異或門設計了如下奇偶校驗電路，通過輸出的凹凸電平，把握LED燈的亮與暗：〔奇偶校驗電路設計圖〕通過DE2開發(fā)板，測試的結果如以以下圖所示：方案九：直接從DE2開發(fā)板中使用高電平點亮LED燈這種方案是利用了DE2開發(fā)板多功能仿真的特點，直接在設計電路中給輸出接上一個高電LEDquartus軟件的仿真模擬功能以及DE2開發(fā)板對電路設計強大的仿真，模擬以及實現(xiàn)的功能?！哺唠娖近c亮LED燈電路設計圖〕在DE2開發(fā)板上的測試結果如下截圖顯示：方案十：利用開關把握LED燈的亮與暗DE2開發(fā)板的開關引腳，輸出接到一盞紅色LED燈上，就可以實現(xiàn)通過開關把握LED燈的亮與暗。設計電路如以以下圖：〔開關把握LED燈亮暗實現(xiàn)電路以及引腳安排截圖〕DE2開發(fā)板上的測試結果如下截圖所示：之所以在這里列出方案八方案九這兩種最簡潔的把握LED燈亮暗的方法，是由于我之前的七個方案都是基于這兩種方案拓展出去，添加別的設計從而點亮LED燈的?？梢哉f方案八和方案九是我全部點燈方案的根底和根本，因此，我在這里把它們排列出來。三．試驗總結通過這次的完成LEDDE2件可以輕易模擬出電路，芯片功能等等，通過DE2開發(fā)板則彌補了軟件所欠缺的硬件實現(xiàn)局部，通過DE2開發(fā)板的可編程規(guī)律FPG，可