《可编程逻辑器件与硬件描述语言》课程设计指导书

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1、EDA课程设计目录1多功能数字钟的设计11.1设计要求11.2设计提示12数字频率计32.1设计要求32.2设计提示33拔河游戏机53.1设计要求53.2设计提示54洗衣机控制器74.1设计要求74.2设计提示75简易音乐播放器105.1设计任务105.2设计提示106具有四种信号灯的交通灯控制器136.1设计要求136.2设计提示137自动售邮票机157.1设计要求157.2设计提示158信号发生器178.1设计要求178.2设计提示179点阵设计219.1设计要求219.1设计任务2110掷色子

2、游戏设计21201多功能数字钟的设计1.1设计要求设计一个能进行时、分、秒计时的十二小时制或二十四小时制的数字钟，并具有定时与钟功能，能在设定的时间发出闹铃音，能非常方便地对小时、分钟和秒进行手动调节以校时间，每逢整点，产生报时音报时。系统框图如图1-1所示：图1-1多功能数字钟系统框图1.2设计提示此设计问题可分为主控电路、计数器模块和扫描显示三大部，主控电路中各种特殊功能的实现设计问题的关键。用两个电平信号A、B进行模式选择，AB=00为模式0，系统为计时状态；AB=01为模式1，系统为手动校时

3、状态；AB=10为模式2，系统为闹钟设置状态。设置一个turn信号，当turn=0时，表示在手动校对时，选择调整分钟部分；当turn=1时，表示在手动校对时，选择调整小时部分。设置一个change信号，在手动校时或闹钟设置模式下，每按一次，计数器加1。设置一个reset信号，当reset=0时，整个系统复位；当reset=1时，系统进行计时或其他特殊功能操作。设置一个闹钟设置信号reset1，当reset1=0时，对闹钟进行设置，当reset1=0时，关闭闹钟信号。20设置状态显示信号（连发光二极管

4、）：LD_alert指示是否设置了闹铃功能；LD_h指示当前调整的是小时信号；LD_m指示当前调整的是分钟信号。当闹钟功能设置后（LD_alert=1），系统应启动一个比较电路，当计时与预设闹铃时间相等时，启动闹铃声，直到关闭闹铃信号有效。整点报时部分由分和秒计时同时为0（或60）启动，与闹铃共用一个扬声器驱动信号out。系统计时时钟为clk=1Hz，选择另一时钟clk_lk=1024Hz作为产生闹铃声、报时音的时钟信号。主控电路状态表如表1-1所示。硬件系统示意图如图1-2所示。表1-1数字钟主控

5、电路状态表模式选择秒、分、时计数器秒冲输出状态备注resetreset1ABturnLD_hLD_mLD_alert0xxxxx000系统复位1x00xclk000系统计时1x010change=↑分计数器加1010手动校时1x011change=↑时计数器加110011100change=↑分计数器加1011设置闹钟11101change=↑时计数器加110110xxxx000关闭闹钟图1-2数字钟硬件系统示意图202数字频率计2.1设计要求设计一个能测量方波信号频率的频率计，测量结果用十进制显示

6、，测量的频率范围是1~100KHz，分成两个频段，即1~999Hz，1KHz~100KHz，用三位数码管显示测量频率，用LED显示表示单位，如亮绿灯表示Hz，亮红灯表示KHz。具有自动校验和测量两种功能，即能用标准时钟校验测量精度。具有超量程报警功能，在超出目前量程档的测量范围时，发出灯光和音响信号。系统框图如图3-1所示。图2-1频率计系统框图2.2设计提示脉冲信号的频率就是在单位时间内所产生的脉冲个数，其表达式f=N/T，f为被测信号的频率，N为计数器所累计的脉冲个数，T为产生N个脉冲所需的时间

7、，所以在1秒时间内计数器所记录的结果，就是被测信号的频率。此设计问题可分为测量/校验选择模块、计数器模块、送存选择器报警模块、锁存模块和扫描显示模块几部分。20测量/选择模块的输入信号为：选择信号selet、被测信号meas、测试信号test，输出信号为CP1，当selet=0时，为测量状态，CP1=meas；当select=1时，为校验状态，CP1=test，校验与测量共用一个电路，只是被测信号CP1不同而已。设置1秒定时信号（周期为2秒），在1秒定时时间内的所有被测信号送计数器输入端。计数器对C

8、P1信号进行计数，在1秒定时结束后，将计数器结果送锁存器锁存，同时将计数器清零，为下一次采样测量做好准备。设置量程档控制开关K，单位显示信号Y，当K=0时，为1~999Hz量程档，数码管显示的数值为被测信号频率值，Y显示绿色，即单位为Hz，当K=1时，为1KHz~100KHz量程档，被测信号频率值为数码管显示的数值乘以1000，Y显示红色，即单位KHz。设置超出量程档测量范围示警信号alert。计数器由四级十进制计数构成（带进位C）。若被测信号频率小于1KHz（K=0