EDA 技术及应用课程设计报告
课设题目：流水灯设计
学 院：
专业班级：
姓 名：
学 号：
指导教师：
2021 年 11 月 26 日
目 录
1.课程设计任务与要求.....................................................................................................................................1
1.1 设计任务...............................................................................................................................................1
1.2 设计要求...............................................................................................................................................1
2.设计原理及方案..............................................................................................................................................1
3.设计步骤和结果..............................................................................................................................................2
3.1 设计思路...............................................................................................................................................2
3.2 设计模块...............................................................................................................................................2
3.2.1 分频模块 ..................................................................................................................................2
3.2.2 普通按键和触摸按键实现模块 .........................................................................................3
3.2.3 数码管显示模块.....................................................................................................................7
3.2.4 顶层模块 ..................................................................................................................................8
3.3 引脚分配...............................................................................................................................................9
3.4RTL ...........................................................................................................................................................9
3.5 仿真模拟.............................................................................................................................................10
3.6 运行效果展示 ...................................................................................................................................11
4.设计总结及体会............................................................................................................................................13
5.参考文献 .........................................................................................................................................................13
1.课程设计任务与要求
1.1 设计任务
设计一个可以按键显示和自动显示的流水灯
1.2 设计要求
1.显示花样四种。
2.两种显示模式：按键显示和自动显示。
3.按键显示模式：每按下一个按键，显示一个花样，且用数码管显示对应的序号，
如花样 1 显示 01，花样 2 显示 02。
4.自动显示模式：当触摸按键按下时，进入自动显示模式，数码管倒计时控制花
样切换。
5.可自加扩展功能。
2.设计原理及方案
基于 FPGA 实现的流水灯设计中，主要包括 4 部分：顶层文件、分频电路、
数码管显示电路、普通按键和触摸按键实现模块，都用 Verilog HDL 语言写入
FPGA 中代替了传统复杂的电路设计，也省去了很多繁琐的调试步骤。只要这些
模块可以通过了仿真，就可以实现传统电路模块的功能。
我们设计了以下几个功能:
0 键作为复位键，起到清除效果，按下时数码管显示 0；
按下 1 键，数码管显示 1，四个 LED 灯从左至右依次闪烁；
按下 2 键，数码管显示 2，四个 LED 灯两个、两个交替闪烁；
按下 3 键，数码管显示 3，四个 LED 灯从右至左依次闪烁；
按下 4 键，数码管显示 4，四个 LED 灯同时亮起；
按下触摸按键，进入自动显示模式，数码管和 LED 灯依次循环实现以上四种
功能；
3.设计步骤和结果
3.1 设计思路
（1）根据实现功能进行模块划分：顶层文件、分频电路、数码管显示电路、普
通按键和触摸按键实现模块。
（2）对各个模块进行代码编写
（3）运行、修改报错代码
（4）进行仿真模拟
（5）在板子上进行实际运行
（6）撰写课程设计报告
3.2 设计模块
3.2.1 分频模块
分频电路的设计，主要是考虑每个 LED 灯闪烁的间隔时间，因此用分频的方
式。
代码：
module fenpin_2hz (
input clk ,
input rst ,
output reg clk_2hz
);
parameter CNT_2HZ = 30'd24999999 ;
reg [29:0] cnt_2hz ;
always @(posedge clk or negedge rst) begin
if ( rst == 1'b0 ) begin
cnt_2hz <= 30'd0 ;
end
else begin
if ( cnt_2hz == CNT_2HZ ) begin
cnt_2hz <= 30'd0 ;
end
else begin
cnt_2hz <= cnt_2hz + 1'b1 ;
end
end
end
always @(posedge clk or negedge rst) begin
if ( rst == 1'b0 ) begin
clk_2hz <= 20'd0 ;
end
else begin
if ( cnt_2hz == CNT_2HZ ) begin
clk_2hz <= 1'b1 ;
end
else begin
clk_2hz <= 1'b0 ;
end
end
end
endmodule
3.2.2 普通按键和触摸按键实现模块
该模块主要是实现复位键、四个普通按键和触摸识别按键对于电子数码管和
四个 LED 灯操作的设置，以及时间计数模块。
代码：
module led_ctrl (
input clk ,
input rst ,
input clk_2hz ,
input [3:0] key ,
input touch_key ,
output reg [3:0] led ,
output reg [3:0] display_cnt
);
