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北邮数电实验下LED点阵风扇的设计与实现.pdf
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北邮数电实验下LED点阵风扇的设计与实现.pdf北邮数电实验下LED点阵风扇的设计与实现.pdf北邮数电实验下LED点阵风扇的设计与实现.pdf北邮数电实验下LED点阵风扇的设计与实现.pdf北邮数电实验下LED点阵风扇的设计与实现.pdf北邮数电实验下LED点阵风扇的设计与实现.pdf北邮数电实验下LED点阵风扇的设计与实现.pdf北邮数电实验下LED点阵风扇的设计与实现.pdf北邮数电实验下LED点阵风扇的设计与实现.pdf
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数字电路与逻辑设计实验
实验报告
实验名称:led 点阵风扇的设计与实现
学院:电子工程学院
专业:电子科学与技术
班级:
班内序号:
学号:
姓名:
北京邮电大学
2015 年 11 月 9 日
1
目 录
一、 任务要求 ........................................................................................3
1. 基本要求: .................................................................................3
2. 提高要求: .................................................................................3
二、 系统设计 ........................................................................................3
1. 设计思路 ........................................................................................3
2. 总体框图 ........................................................................................4
3. 分块设计 ........................................................................................7
三、 仿真波形及波形分析 ....................................................................8
四、 源程序(包括注释) ..................................................................12
五、 功能说明及资源利用情况 ..........................................................23
1. 功能说明 ......................................................................................23
2. 资源利用情况 ..............................................................................24
六、 故障及问题分析 ..........................................................................25
七、 总结和结论 ..................................................................................27
1. 总结............................................................................................27
2. 结论............................................................................................27
2
一、 任务要求
1. 基本要求:
(1) 用 8*8 点阵模拟风扇转动,并采用双色点阵显示。
(2) 风扇转动方式如图 1 所示,包括四个点阵显示状态并按顺序循环显
示。风扇转动速度根据环境温度分为 4 档,其中 1 档的四个显示状态之间
的切换时间为 2 秒,2 档为 1 秒,3 档为 0.5 秒,4 档为静止不动。
(3) 环境温度通过 2 个 BTN 按键设置,一个用来增加,一个用来减少,
温度可设置范围为 10℃~40℃,温度精度为 1℃,并用两个数码管进行温
度显示。风扇根据不同的温度自动采用不同的转动速度,其中20℃~24℃
对应 1 档,25℃~29℃对应 2 档,30℃~40℃对应 3 档,10℃~19℃对应 4
档,用一个数码管显示档位。
(4) 定时模式:在风扇不同转动速度下,可以通过按键切换进入定时模
式。定时时间可设置范围为 20~59 秒,采用两个数码管进行倒计时,当倒
计时结束后,风扇状态保持静止不动。
(5) 设置开关键。风扇开机初始状态为 20℃、1 档,并有不小于 5 秒的
开机音乐。关机状态为点阵全灭。
图 1
2. 提高要求:
(1) 设计 LED 风扇的其他工作模式。
(2) 利用实验板上的温度传感器代替按键直接获取温度数据,实现对 LED
风扇四档转速的自动控制。
(3) 用数码管实时显示温度传感器的温度数据,精度为 0.1℃。
(4) 自拟其他功能。
二、 系统设计
1. 设计思路
在 LED 点阵风扇的设计与实现中,首先进行了分频器的设计:由于所使
用电路板的时钟频率为 50MHz,而需要使用的点阵、数码管扫描频率为 1kHz,
扇叶切换频率分别为 2Hz、1Hz 和 0.5Hz,故首先将时钟频率进行四次分频。
然后是按键控制温度调节部分的实现,由于题中要求温度在 10-40 之间
的两位数,所以在 vhdl 的程序设计中将这两位数拆成两个四位的 BCD 码,并
用 temerature_h 和 temperature_l 来分别表示,每当需要温度增减时,通过
控制这两个信号来实现温度的变化。
3
接着是倒计时部分:同样是使用两个四位 BCD 码来表示,并且创建了一
个标准信号来记录倒计时是否结束,以此来完成倒计时结束后风扇的停止转
动。
以温度的输入来实现档位的选择,首先判断记录倒计时的信号值,若倒计
时结束,则选择 4 档;否则,判断高位的温度值,当其为 1、3、4 时均有分
别对应的档位,当起为 2 时再用对应的 CASE 语句来判断档位。
点阵显示部分:根据档位的判断来选择合适的时钟控制风扇扇叶的旋转速
度,用 1kHz 的时钟来对点阵的行进行扫描,低频时钟用来切换风扇扇叶的四
个图形。
数码管显示:6 个数码管稳定显示需要至少 300Hz 频率的时钟,故用 1kHz
时钟来扫描数码管,温度的高低位数字、时间的高低位数字以及档位,都通
过一个译码器来输出对应数码管显示数字的 7 位向量,使得当时钟扫描到某
一个数码管时,可以正确地显示要表达的数字。
音乐播放:使用蜂鸣器播放音乐同样也需要两个时钟来完成对应功能,一
个时钟来完成节拍的表达,另一个时钟来输出乐音的音调,如 C、D、E、F
等,使得当节拍的时钟到来时能够输出对应简谱中的音调。
2. 总体框图
(1) 系统顶层框图
系统开关
SW0
温度调节
BTN1,BTN0
2
定时开关
SW7
点阵风扇控制器
蜂鸣器
2 1
倒计时显示数码管 2 档位显示数码管 disp2
disp5,disp4
温度显示数码管
led 点阵显示
disp1,disp0
(2) 系统对外接口图
点
阵
风
扇
控
制
器
1
24
7
beep
row,colg,colr
seg
cat
时钟 clk
开关 clr
温度调节 temp_up,temp_down
定时转换 start 6
(3) 逻辑划分框图
4
蜂鸣器
p14、p15
节拍、音调
分频 p12、
p13
1kHz
2Hz
时钟 clk
分 频 器
p1,p2,p3,p4
1Hz
开关 clr
温度
控 制
BTN1
p5
BTN0
start
temperature_h time_h
count_end
倒档 位
dang
时钟 译
p6 选择器 计 码
temperature_l
p10 时 器
p7
time_l
p8
点 阵
p11
0.5Hz
数 码
管 p9
seg
(4) 流程图
5
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资源评论
- menqianao2022-11-18资源很实用,对我启发很大,有很好的参考价值,内容详细。
xxpr_ybgg
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