数电实验报告 1

在当代电子工程教育中，数字系统设计是一门重要的基础课程，它不仅锻炼学生的理论知识，更重视实际操作和应用能力。本实验报告《数电实验报告 1》便是围绕这一核心教学目标，通过设计模拟投币与找零功能的自动售货机，以及步进电机脉冲分配器，来强化学生对数字逻辑电路及硬件描述语言Verilog的掌握。这些任务不仅提升了学生的编程技巧，还加强了对数字系统设计深层次的理解。 ### 步进电机脉冲分配器设计 在基础要求部分，我们需要设计一个步进电机脉冲分配器。步进电机是自动化控制领域中常见的执行元件，其脉冲分配器则是确保步进电机能够按照预定的顺序和频率旋转的关键。在本实验中，设计的脉冲分配器被定义为一个`dianji`模块，它需要处理来自外部的信号，包括复位信号`reset`、时钟信号`clk`以及控制信号`M`，并输出信号`A`、`B`和`C`，这些输出信号代表电机的各个相位。 Verilog代码中，我们采用状态机的设计思路。状态机是数字系统设计中的一种重要控制结构，它能够根据当前状态和输入信号来决定下一个状态。在本设计中，状态机被定义为6个状态（st0到st5），通过状态转换和输出逻辑来实现脉冲的控制。一个辅助变量`fenpin`用于计数，通过计数值来确定何时产生1ms的时钟脉冲`clk_1ms`。状态转换逻辑由状态机当前状态`pst`和输入`M`共同决定，输出则通过`case`语句实现对应不同状态的输出信号。 ### 模拟自动售货机设计 提高要求部分中，模拟自动售货机的设计任务进一步加强了学生对数字系统设计的理解。在这个模拟设计中，售货机需要能够接收不同面额的硬币，分别是1元、2元、5元和10元，并且能够进行找零，找零的硬币面额为1元、2元和5元。 Verilog代码的顶层模块`top_module`在设计中扮演了关键角色，它负责整合所有输入输出信号，包括用户投币选择、商品选择以及取消操作。该模块需要处理各种投币组合，完成商品的购买以及找零过程，并能给出相应的显示输出反馈给用户。设计过程中，学生需要考虑各种可能的投币组合和找零情形，确保所有功能的逻辑正确性。 此外，实验还要求学生将设计下载到开发板上进行实际运行和调试，以验证设计的正确性和有效性。实际的硬件测试环节是数字系统设计学习中不可或缺的一部分，它可以检验学生的理论知识是否能够成功转化为实际可运行的系统。此外，增加的显示功能进一步提高了系统的友好性和交互性，为用户提供了更加直观的操作体验。 ### 结语 通过本次《数电实验报告 1》的实践学习，学生不仅提升了对Verilog编程的熟练度，而且加深了对状态机、时序控制以及数字系统设计的理论与实践的理解。学生能够在设计和实现过程中，深化对数字逻辑电路的认识，并通过动手实践将理论与实际相结合，为将来的复杂电子系统设计打下坚实的基础。这样的实践操作对于培养学生的工程实践能力，以及未来的科技创新工作都有着不可估量的积极影响。