北邮数字电路与逻辑设计实验-实验报告(下).docx

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1、北京邮电大学电路实验中心<数字电路与逻辑设计实验（下）>实验报告班　　级：xxx学　　院：xxx实验室：xxx审阅教师：　　　　　　　　姓名（班内序号）：xxx学　　号：xxx实验时间：xxx评定成绩：目录一、任务要求21．基本要求22．提高要求2二、系统设计21．设计思路22．总体框图43．分块设计5（1）分频器模块5（2）4×4键盘输入模块5（3）数码管显示模块6（4）8×8LED点阵显示模块6（5）LCD液晶屏显示模块6（6）中心模块6三、仿真波形及波形分析61．分频器模块62．4×4键盘输入模块73．数码管显示模块74．8×8LED点阵显示

2、模块85．LCD液晶屏显示模块86．中心模块8四、源程序91．分频器模块92．4×4键盘输入模块93．数码管显示模块114．8×8LED点阵显示模块125．LCD液晶屏显示模块196．中心模块23五、功能说明及资源利用情况26六、故障及问题分析27七、总结和结论27一、任务要求本电路可供甲乙二人进行猜拳游戏。通过不同的按键控制，选择多种出拳方式，显示猜拳的结果，实现猜拳游戏，防止了作弊的可能。1．基本要求1、甲乙双方各用4×4键盘中的三个按键模拟“石头”、“剪刀”、“布”，一个按键为“确认”。4×4键盘第一行为甲，第二行为乙；2、裁判用4×4键盘第

3、三行的一个按键模拟“开”，一个按键为“准备”，一个按键为“复位”；3、裁判宣布“准备”后，甲乙双方分别选择出拳方式并确认；4、裁判“开”以后，用点阵的左右三列同时显示甲乙双方的猜拳选择（如下图所示），并用两个数码管显示甲乙的猜拳比分；图1甲“布”，乙“剪刀”；甲“剪刀”，乙“石头”5、猜拳游戏为五局三胜制。若甲乙双方出拳一致，则比分保持不变，双方重新出拳；6、比赛结束后，用8×8点阵显示甲乙获胜方；7、复位后游戏重新开始。2．提高要求1、点阵显示增加游戏开机动画、结束动画；2、为游戏增加音效；3、在LCD1602液晶屏上显示甲乙双方的猜拳比分；4、

4、自拟其他功能。二、系统设计1．设计思路本电路分为6个模块，分别是中心模块（包含状态机）、8×8LED点阵显示模块、数码管显示模块、LCD液晶屏显示模块、4×4键盘输入模块、分频器模块，各模块使用VHDL语言设计，顶层连接使用QuartusII原理图设计。分频器模块负责将50MHz时钟分成低频信号，供其他模块使用。中心模块负责读取4×4键盘输入模块的输入，并控制状态机和其他模块的输出显示。8×8LED点阵显示模块负责接收中心模块的信号，显示相应的图案。数码管显示模块和LCD液晶屏显示模块负责接收中心模块的信号，显示比分。4×4键盘输入模块负责读取键盘

5、输入，并将其输出到中心模块。2．总体框图启动开机动画、音效裁判准备双方出拳并确认裁判开判断胜负输出出拳结果和比分是否平局是否有人赢3局显示获胜方结束动画、音效结束图2系统流程图中心模块分频器LED点阵数码管LCD液晶屏按键键盘图3逻辑框图图4BDF原理图3．分块设计（1）分频器模块输入clkin为50MHz时钟，输出clkout为1KHz时钟，作为中心模块、8×8LED点阵显示模块、数码管显示模块、4×4键盘输入模块的时钟信号。（2）4×4键盘输入模块4×4键盘输入模块负责读取键盘输入，并将其输出到中心模块。输出KBcol为4位二进制信号，是键盘的

6、遍历扫描信号。输入KBrow为4位二进制信号，是键盘的检测信号。输出resultout为5位二进制信号，是4×4键盘输入模块所检测出的所按的按键，其中第一位代表键盘按下，后四位用二进制数表示所按的按键。（3）数码管显示模块数码管显示模块负责接收中心模块的信号，显示比分。输入A、B分别为2位二进制信号，代表甲、乙的得分。输出cat为8位二进制信号，控制8个数码管的使能端。输出disp为7位二进制信号，控制数码管所显示的图案。（4）8×8LED点阵显示模块8×8LED点阵显示模块负责接收中心模块的信号，显示相应的图案。输入A、B分别为2位二进制信号，代

7、表甲、乙的出拳结果，其中“11”表示甲或乙获胜，显示结束动画。输入en为点阵的使能端，start为开机动画控制信号。输出row为8位二进制信号，是点阵的扫描信号。输出colr为8位二进制信号，是红色点阵的数据信号。输出colg为8位二进制信号，是绿色点阵的数据信号。（5）LCD液晶屏显示模块LCD液晶屏显示模块负责接收中心模块的信号，显示比分。时钟clk直接使用50MHz信号。输入rst为LCD液晶屏模块的复位信号，输入A、B分别为2位二进制信号，代表甲、乙的得分。输出rs、en、rw、data_out为LCD液晶屏的控制和数据信号。（6）中心模块

8、中心模块负责读取4×4键盘输入模块的输入，并控制状态机和其他模块的输出显示。输入KB为5位二进制信号，是4×4键盘输入模块