实验二 彩灯实验 - 图文

实验二 彩灯实验 一、 实验项目

彩灯控制实验：利用开发实验平台上的8 个LED 实现常见彩灯实验。

二、 实验目的

1、学习QuatusII开发软件的基本操作。 2、熟悉教学实验板的使用。

3、初步掌握VHDL语言的设计、输入、编译、仿真和调试过程。 4、掌握USB－BLASTER下载工具的安装、以及程序下载方法。

三、 实验内容

1、首先编译下载给定的VHDL硬件描述语言编写的彩灯控制示例程序，仔

细观察在实验板上的现象。

2、用VHDL语言编辑彩灯控制程序，通过按键控制开发实验平台上的8个

LED灯的点亮顺序： （1） （2） （3） （4） （5） （6） （7） （8）

按键可选择核心板上的按键，或EDA主板上矩阵键盘作为按键，或DKA系列按键；

通过一个按键控制8个LED灯从左向右依次循环点亮； 通过一个按键控制8个LED灯从右向左依次循环点亮； 通过一个按键控制8个LED灯从中间向两边依次循环点亮； 通过一个按键控制8个LED灯从两边向中间依次循环点亮； 通过一个按键控制8个LED灯全部点亮； 通过一个按键控制8个LED灯全部熄灭。 以上共使用了六个按键控制六种点亮方式

3、扩展内容：能够设置8个LED灯的点亮频率（通过时钟、分频器实现）。 4、使用三个按键控制LED点亮的六种方式。

5、在QuatusII平台上进行波形仿真，保存一组通过按键控制8个LED灯从

中间向两边依次循环点亮的仿真波形图。 6、描述在实验板上观察到的现象。

四、 实验仪器

计算机、USB－BLASTER下载线、数字系统实验箱、5V稳压电源。

五、 实验原理

1、EDA主板上8个LED灯的电路连接如图1所示。8个LED采用74LS244进行隔离驱动，当FPGA对应I/O口为高电平时，相应的LED灯点亮；为低电平时，灯熄灭。

2、表1是对应的FPGA映射管脚表，即编译通过后，进行器件管脚分配时必

须按照相应的管脚号进行分配，否则就无法进行硬件验证测试。

图1 8个LED灯的电路连接图

表1 LED灯对应的FPGA映射管脚表 器件名 LED－0 LED－1 LED－2 LED－3 LED－4 LED－5 LED－6 LED－7

3、FPGA时钟连接电路及管脚分配分别如图2和表2所示。LED灯的循环点亮频率根据所选择时钟信号确定，或者选择某个固定时钟，然后通过分频器来改变循环点亮频率。

网络名 SD0 SD1 SD2 SD3 SD4 SD5 SD6 SD7 FPGA映射管脚 165 166 167 168 169 170 173 174 图2 时钟电路连接图

表2 时钟管脚映射表

器件名 CLK1 CLK2 CLK3 网络名 FPGA映射管脚 CLK1 CLK2 CLK3 152 29 28 4、核心板上的四个按键电路连接及管脚映射表如图3所示。按下键相应的I/O口为低电平，未按下为高电平。

图3 核心板上的四个按键电路连接及管脚映射表

5、EDA主板上4 x 4矩阵键盘电路连接电路图及管脚映射表如图4所示。

器件名key0key1key2key3Keys0/LCD网络名key0key1key2key3Keys0/LCDFPGA映射管脚134135136137138139器件名Keys/ADKeys/U11QK0/REST2网络名Keys/ADKeys/U11QK0/REST2FPGA映射管脚140141QK1QK2QK3QK1QK2QK3Keys/USBKeys/USB图4 EDA主板上4 x 4矩阵键盘电路连接电路图及管脚映射表

6、EDA主板上DKA系列按键电路连接图及管脚映射表如图5所示。

器件名 网络名 FPGA映射管脚 DKA0 DKA1 DKA2 DKA3 DKA4 DKA5 DKA6 DKA7 DKA0 156 DKA1 158 DKA2 159 DKA3 160 DKA4 161 DKA5 162 DKA6 163 DKA7 164

根据功能要求，可将8路彩灯控制器的输出按花形循环要求列成表格，其中。Q7-Q0是控制器输出的8路彩灯的控制信号，高电平时彩灯亮。当按下不同的按键时，LED的控制信号不同。按下Key1，8个LED同时为低电平，即全灭，按下Key2,8个LED控制信号同时为高电平，即全亮；按下Key3，8个LED 的控制信号按照时钟信号或分频器依次赋值为

1000000-01000000-00100000-00010000-00001000-00000100-00000010-00000001。 通过调整时钟或分频器可调整LED的点亮速度。

同理，按照上述方法分别按下Key4，Key5，Key6，实现不同的点亮方式。

全全Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0 Key0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 2 Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0 Key灭 0 亮 1 图5 EDA主板上DKA系列按键电路连接图及管脚映射表

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