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
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。
3、编写测试程序。
3、进行仿真,为了节约时间和方便观察波形,将计数器值分别改为2
4、49跳转。波形如图4所示。
图4流水灯仿真结果
七、实验参考程序
(一)时钟分频
1、程序文件
module div_clk(//模块名与文件名一致。定义端口列表,
input wire clk,//输入线型
input wire rst_n,
output reg clk_4//输出定义为寄存器型
);
reg[3:0]cnt;//中括号定义位宽,定义中间变量cnt
always@(posedge clk)
if(rst_n==0)
cnt<=0;//复位为0,计数器也为0
else if(cnt==3)//当计数器=3时清零(可用else if)cnt<=0;
else
cnt<=cnt+1;//计数器自加1
always@(posedge clk)
if(rst_n==0)
clk_4<=0;//复位为0.clk_4为0
else if(cnt==1)
clk_4<=1;//当计数器为1时,时钟跳变为1 else if(cnt==3)
clk_4<=0;//当计数器为3时,时钟跳变为0
endmodule
2、测试文件
`timescale1ns/1ns
module tb_div_clk();
reg clk;
reg rst_n;
wire clk_4;
initial
begin
clk=0;
rst_n=0;
#100
rst_n=1;
end
always#5clk=~clk;
div_clk div_clk_inst(
.clk(clk),
.rst_n(rst_n),
.clk_4(clk_4)
);
endmodule
(二)流水灯
1、程序文件
module LSD(//模块名与文件名一致。定义端口列表,input wire clk,//输入线型
input wire rst_n,
output reg[3:0]led
);
reg[25:0]cnt;//中括号定义位宽,定义中间变量cnt reg clk_4;
always@(posedge clk)
if(rst_n==0)
cnt<=0;//复位为0,计数器也为0
else if(cnt==49_999_999)//当计数器=49999999时清零(可用else if)cnt<=0;
else
cnt<=cnt+1;//计数器自加1
always@(posedge clk or negedge clk)//异步复位
if(rst_n==0)
clk_4<=0;//复位为0.clk_4为0
else if(cnt==24_999_999)
clk_4<=1;//当计数器为24999999时,时钟跳变为1 else if(cnt==49_999_999)
clk_4<=0;//当计数器为49999999时,时钟跳变为0 else
clk_4=clk_4;
always@(posedge clk_4 or negedge clk_4)
if(rst_n==0)
led<=4'b0001;
else
led<={led[2:0],led[3]};//位拼接
endmodule
2、测试文件
`timescale1ns/1ns
module LSD();
reg clk;
reg rst_n;
reg cnt;
wire led;
initial
begin
clk=0;
rst_n=0;
#100
rst_n=1;
end
always#5clk=~clk;
LSD LSD_inst(
.clk(clk),
.rst_n(rst_n),
.led(led)
);
endmodule
八、实验小结
1、做实验要养成良好的习惯,每次做实验时,都要建立一个新的文件夹存放实验所需
的程序文件,为仿真时添加文件做准备,也方便以后的查找和使用。
2、写程序前要想清楚电路实现原理,根据所学数电知识对各个元器件进行控制。
3、写程序时注意排版美观整洁,同时注意添加注释。
4、注意程序中模块名要和文件名一致,否则程序报错,无法编译通过。
5、仿真时,可以选择不同的进制。在想要更改的地方右键,选择【Radix】,其中
【Binary】为二进制。如图5所示。
图5更改进制
6、在流水灯仿真时,LED灯的波形一开始是错误的,因为程序中只检测了上升沿
always@(posedge clk),加上下降沿检测always@(posedge clk or negedge clk),即可解决问题,成功绘制波形图。
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
井冈山大学 机电工程学院 单片机 课程设计报告 课程名称:单片机 设计题目:心形流水灯 姓名:彭玉红 专业:生物医学工程 班级:11级医工本一班 学号:110615017 指导教师:王佑湖 2013年11月27日
目录 1引言 (2) 1.1设计任务 (2) 1.2设计要求……………………………………………… ..2 2 课题综述 (2) 2.1课题的来源 (2) 2.2面对的问题 (2) 3 系统分析 (2) 3.1 STC89C52单片机引脚图及引脚功能介绍 (2) 4 系统设计 (4) 4.1硬件设计 (4) 4.1.1硬件框图 (4) 4.1.2硬件详细设计 (5) 4.2 软件设计 (5) 4.3 硬件原理图 (6) 4.4 元件清单 (6) 4.5 硬件焊接图 (6) 4.6 代码编写 (7) 5心得体会 (7) 6致谢 (8) 参考文献 (8)
1 引言 单片机课程设计主要是为了让我们增进对STC89C51单片机电路的感性认识,加深对理论方面的理解。了解软硬件的有关知识,并掌握软硬件设计过程、方法及实现,为以后设计和实现应用系统打下良好基础。另外,通过简单课题的设计练习,使我们了解必须提交的各项工程文件,达到巩固、充实和综合运用所学知识解决实际问题的目的。 1.1设计任务 设计一个单片机控制的流水灯系统 1.2设计要求 (1)32个LED灯; (2)可实现多种的亮灯(如左循环,右循环,间隔闪,90度交叉闪等)。 2 课题综述 2.1 课题的来源 当今社会,这种由单片机芯片控制各种硬件工作的技术也日益成熟,并普及在交通、化工、机械等各个领域。而流水灯这项技术在生活中的应用更是广泛,较为贴近生活。而流水灯控制的设计所需要的知识也正好吻合了我们本学期对于单片机这门课程的学习,所以设计流水灯控制的这个课题让我们对知识的学习和巩固都有了进一步的加深。 2.2 面对的问题 这次课程设计是通过STC89C52位单片机实现。但面对的问题却
流水灯实习报告 一、实验原理 单片机通过P0口连接锁存器74ls273,P0同时作为低八位地址,实验板内P2口连接74ls138,任意一个输出连接74ls273片选,再将74ls273接八个LED 灯,通过软件控制对74ls273送入显示数据就可以按要求显示了。 二、硬件原理图 三、实验程序 ORG 00H AJMP START ORG 001BH AJMP INT ORG 0100H START: MOV SP,#60H MOV TMOD,#10H MOV TL1,#00H MOV TH1,#4CH MOV R0,#00H MOV R1,#20 SETB TR1 SETB ET1 SETB EA
INT: PUSH ACC PUSH PSW PUSH DPL PUSH DPH CLR TR1 MOV TL1,#B0H MOV TH1,#3CH SETB TR1 DJNZ R1,EXIT MOV R1,#20 MOV DPTR,#DATA MOV A,R0 MOVC A,@A+DPTR MOV DPTR,#8000H Movx @DPTR,A INC R0 ANL 00,#07H EXIT: POP DPH
POP PSW POP ACC RETI DATA: DB 05H,0AH,50H,0A0H,55H,0AAH,0FFH,0H END 四、实验功能 以实验机上74LS273做输出口,接八只发光二极管,编写程序,使开机后第一秒钟L1,L3亮,第二秒钟L2,L4亮,第三秒钟L5,L7亮,第四秒钟L6,L8亮,第五秒钟L1,L3,L5,L7亮,第六秒钟L2,L4,L6,L8亮,第七秒钟八个二极管全亮,第八秒钟全灭,以后又从头开始,L1,L3亮,然后L2,L4亮……一直循环下去. 五、实验总结 通过这次课程设计,我拓宽了知识面,锻炼了能力,综合素质得到较大提高。而安排课程设计的基本目的,是在于通过理论与实际的结合、人与人的沟通,进一步提高思想觉悟和领悟力。 尤其是观察、分析和解决问题的实际工作能力。它的一个重要功能,在于运用学习成果,检验学习成果。运用学习成果,把课堂上学到的系统化的理论知识,尝试性地应用于实际设计工作,并从理论的高度对设计工作的现代化提出一些有针对性的建议和设想。检验学习成果,看一看课堂学习与实际工作到底有多大距离,并通过综合分析,找出学习中存在的不足,以便为完善学习计划,改变学习内容与方法提供实践依据。实际能力的培养至关重要,而这种实际能力的培养单靠课堂教学是远远不够的,必须从课堂走向实践。这也是一次预演和准备毕业设计工作。通过课程设计,让我们找出自身状况与实际需要的差距,并在以后的学习期间及时补充相关知识,为求职与正式工作做好充分的知识、能力准备,从而缩短从校园走向社会的心理转型期。课程设计促进了我
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
LED心形流水灯加程序 1.原件清单:一个万能板,一个底座,一个STC89C52芯片,32个LED 灯,32个贴片电阻,两个30uf电容,一个晶振。 2.原理图: 注:电源处的复位可以不用;就是上面红框里的内容 3.正面图
背面图: 亮灯图: 4. 程序代码: #include