实验六复杂彩灯显示控制电路

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1、实验六复杂的彩灯显示控制电路一、实验目的：进一步掌握用TOP-DOWN层次化设计方法，掌握简易数字系统的设计方法。二、预习要求：1、实验前设计好复杂的彩灯显示控制电路。2、认真阅读“KX2C5F+板_必读.pdf”文档。特别是“使用注意1~使用注意6”。三、实验仪器：PC机，FPGA开发板，万用表，接线若干。四、复杂的彩灯显示控制电路设计要求：1.彩灯只数为8只。彩灯花案有8种，例如：一种花案是从左到右点亮一只灯；另一种花案是头尾同时点亮两只灯，然后同时向中间移动，再回到头尾。当8种花案显示结束后，要求点亮灯的速度变化。即如果第一次点亮彩灯的8种方案的速度是8Hz，那么第二次点亮彩灯的8种方案

2、的速度是4Hz，第三次点亮彩灯的8种方案的速度是2Hz，第四次点亮彩灯的8种方案的速度是1Hz。然后不停地循环。2.设计方法：自顶向下。先想好整个设计任务，然后将设计任务划分成各个模块。你可以按照自己的思维画出设计框图。3.注意要求：彩灯电路的底层可用VHDL语言设计，也可用原理图法设计，但彩灯控制方案电路要求用VHDL语言设计。顶层用原理图文件实现。4.下面给出一种参考设计框图：4进制计数器N位2进制计数器发光二极管控制方案电路CLK分频器4选1MUX五、实验内容：1、在所使用的计算机数据盘（E盘或F盘）里建立自己的文件夹（起名要符合C的规则）。2、在上述自己的文件夹中根据实际需要建立多个底

3、层文件夹和一个顶层文件夹（起名要符合C的规则）。每个底层文件夹中的文件都必须建立工程，编译，改错，直至编译通过，最后仿真。认真观察仿真波形，验证所设计电路的正确性。创建该电路符号。关闭该工程。4、将底层文件夹中的VHDL文件和电路符号拷贝到顶层文件夹中。5、在QUARTUSII中建立新的原理图文件，点击菜单File下的saveas，为这个空白原理图文件起名，保存（保存在顶层文件夹中），建立工程，当出现下图时，点击addall，将底层文件加入到顶层工程中。点击’next’，直至完成工程的建立。6、连接好电路。保存，编译。如果编译不成功，改错，编译，直至编译成功。最后仿真，认真观察仿真波形，验证所

4、设计电路的正确性。7、选定器件。点击QuartusII菜单Assignments下的“Device”，出现选择器件系列及器件型号选择窗口。按照实验中所给的器件型号选择器件系列及器件型号。（请按照开发板上实际的芯片选择芯片系列，以及芯片型号）选好器件后，重新全程编译。8、查找管脚号。观察开发板和外围电路。将外围电路中的发光二极管编号（例如q(7)，q(6)….q(0)）。确认电路的连接方法。观察CLK的管脚号，并记录。确定彩灯显示控制电路输出所接的端口，记录管脚号。（例如q(7)准备接管脚号120，q(6)准备接管脚号122…..）9、锁定管脚。选择菜单Assignments下的Pins出现下图

5、。在Location下双击，选择对应管脚的管脚号。将CLK锁定在开发板规定的管脚号上。将输出端锁定在所选定的管脚号上。所有的引脚锁定后，再次全程编译。10、在菜单Tools下选择programmer，打开编程窗口，观察箭头所指的信息。11、用万用表检查外围电路是否正常。如正常，连接好开发板和外围电路。请指导教师检查。12、在老师检查后，将开发板与PC机连接（连接电源线，连接下载线）。13、如果开发板第一次与PC机相连，计算机会发出询问，“发现新硬件，需要装驱动”。操作过程请阅读教材P1084.2.5节。14、点击“编程窗口”中的HardwareSetup…（蓝色画圈处）出现下图，双击USB-B

6、laster。双击USB-Blaster后，点击“Close”，关闭上面的窗口。此时QUARTUSII的窗口应该为：注意紫色的画线处。选中Program/Configure下方的框（出现勾）。点击左边的“Start”，开始下载。当显示100%时，下载成功。观察彩灯运行的情况。六、实验报告要求：1.认真写出程序，画出电路；说明你的设计思路和在设计电路中遇到的问题及解决方法2.详细说明控制电路程序设计思想及花案。3.说明在QuartusⅡ中操作时所遇到的问题，特别是编译不通过和仿真结果不正确时，你是怎样做的。4.证明你所设计的电路是正确的（理论上）5.设计电路中是否存在毛刺，如何解决教师的话：这是

7、一个完整的数字系统设计的例子。要想有所收获，需要化时间去琢磨。首先是要想清楚彩灯点亮的整体过程，8种花案较多，可将花案设为两种，集中考虑整体过程。然后集中精力思考如何取4种不同的CLK；如何控制花案的变化。编好程序后下载到芯片中，它的动作和你编写时的想法相同吗？