創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)研究報(bào)告模板

1、山東科技大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心 創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)研究報(bào)告2013-2014 學(xué)年第一 學(xué)期山東科技大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)研究報(bào)告實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱秒表設(shè)計(jì) 組長姓名 劉哲 學(xué)號 1101100815 聯(lián)系電話E-mail 779682654qq .com 成員姓名 王銘新 學(xué)號 1101100935 成員姓名 李皓晨 學(xué)號 1101100712 專 業(yè) 自動(dòng)化 班級 2011級4班 指導(dǎo)教師及職稱 呂常智 2014年 1 月 3 日一、實(shí)驗(yàn)摘要 我們在QuartusII軟件平臺上，運(yùn)用VHDL語言，完成了數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì)的軟件編程、編譯、綜合、仿真，成功完成仿真之后，我

2、們到實(shí)驗(yàn)室使用EDA實(shí)驗(yàn)箱，實(shí)現(xiàn)數(shù)字秒表的驗(yàn)證。在我們試驗(yàn)中最關(guān)鍵的就是獲得100Hz計(jì)數(shù)脈沖，除此之外，數(shù)字秒表需有清零控制端，以及啟動(dòng)控制端、保持保持，以便數(shù)字時(shí)鐘能隨意停止及啟動(dòng).數(shù)字時(shí)鐘由分頻率器，十二或二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器，六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，十進(jìn)制計(jì)數(shù)，掃描顯示譯碼器組成，能夠完成清零、啟動(dòng)、保持（可以使用鍵盤或撥碼開關(guān)置數(shù)）功能以及時(shí)、分、秒、百分之一秒顯示準(zhǔn)確。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)會采用QuartusII工具，深入理解并根據(jù)計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)原理利用VHDL語言實(shí)現(xiàn)一個(gè)秒表，要求計(jì)數(shù)到59.59顯示，時(shí)鐘源為1HZ，具有清零的功能，利用波形文件進(jìn)行軟件仿真，并且在試驗(yàn)箱上進(jìn)行驗(yàn)證，用

3、4個(gè)數(shù)碼管分別顯示。綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的使用方法，熟悉創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫方法。我們本組在此基礎(chǔ)上一塊完成了對分的計(jì)數(shù)。三、實(shí)驗(yàn)場地及儀器、設(shè)備和材料：試驗(yàn)場地：EDA實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)設(shè)備: 計(jì)算機(jī)、QuartusII軟件、EDA試驗(yàn)箱四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、實(shí)驗(yàn)原理簡單原理就是由10MHZ的信號脈沖通過100000進(jìn)制計(jì)數(shù)器來提供100HZ的信號，然后信號進(jìn)入百分之一秒的個(gè)位10進(jìn)制計(jì)數(shù)器，當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到十，產(chǎn)生進(jìn)位信號到下一級，當(dāng)百分之一秒的十位計(jì)數(shù)器達(dá)到十時(shí)，產(chǎn)生進(jìn)位信號作為秒計(jì)數(shù)器的輸入信號，以此類推；并且，百分之一秒計(jì)數(shù)器，秒計(jì)數(shù)器，分計(jì)數(shù)器，時(shí)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)信號由led<7:0>輸至數(shù)碼管顯示。

4、1. clk信號為實(shí)驗(yàn)板上的標(biāo)準(zhǔn)的1Hz脈沖2en信號為啟動(dòng)、保持端，en信號為低電平，此時(shí)所有的顯示器均暫停工作，保持原來狀態(tài)，en為高電平時(shí)，所有的顯示器均從先前狀態(tài)繼續(xù)遞增的工作3clr信號為低電平清零信號4. led<7:0>信號是來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示的5. sel<2:0>為位選擇控制信號，決定哪一個(gè)數(shù)碼管顯示數(shù)字2、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1.根據(jù)電路特點(diǎn)，用層次設(shè)計(jì)概念。將此設(shè)計(jì)任務(wù)分成若干設(shè)計(jì)模塊，規(guī)定每一模塊的功能和各模塊之間的接口，同時(shí)加深層次化設(shè)計(jì)概念。 2.軟件的元件管理深層含義，以及元件模塊之間的連接概念； 3.適配劃分前后的仿真內(nèi)容有何不同概念，仿真信號對象有

5、何不同，會有更深一步的了解。 4.按適配劃分后的管腳定位，同相關(guān)功能塊硬件電路接口連線。 5.所有模塊用VHDL語言設(shè)計(jì)3、實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)計(jì)數(shù)字秒表電路邏輯圖如下: 啟動(dòng)QuartusII工具，打開輸入程序窗口，將程序打入運(yùn)行，程序如下： library ieee; use ieee.std_logic_1164.all;USE ieee.std_logic_UNSIGNED.all; ENTITY MIAOBIAO IS PORT(CLK,CLK1,STA,POS,STO,RST:IN STD_LOGIC; CQ1,CQ2,CQ3,CQ4,CQ5,CQ6:OUT STD_LOGIC_VECTOR

6、(3 DOWNTO 0); CLK2:OUT STD_LOGIC);END MIAOBIAO;ARCHITECTURE BEHAV OF MIAOBIAO IS BEGIN PROCESS(CLK) VARIABLE NUM:INTEGER RANGE 0 TO 3600; VARIABLE Q:STD_LOGIC; BEGIN IF CLK'EVENT AND CLK ='1' THEN IF NUM=3600 THEN NUM:=0;Q:=NOT Q; ELSE NUM:=NUM+1; END IF; END IF; CLK2<=Q; END PROCESS;

7、 PROCESS(CLK1,STA,POS,STO,RST) VARIABLE CQI1:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); VARIABLE CQI2:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); VARIABLE CQI3:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); VARIABLE CQI4:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); VARIABLE CQI5:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); VARIABLE CQI6:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); BEGIN

8、 IF STO='1'THEN CQI1:=(OTHERS=>'0');CQI2:=(OTHERS=>'0');CQI3:=(OTHERS=>'0'); CQI4:=(OTHERS=>'0');CQI5:=(OTHERS=>'0');CQI6:=(OTHERS=>'0'); ELSIF CLK1'EVENT AND CLK1='1' THEN IF STA='1'THEN IF RST='0'

9、THEN IF POS='0'THEN IF CQI1="1001"THEN CQI1:=(OTHERS=>'0'); IF CQI2="1001"THEN CQI1:=(OTHERS=>'0'); IF CQI3="1001"THEN CQI1:=(OTHERS=>'0'); IF CQI4="0101"THEN CQI1:=(OTHERS=>'0'); IF CQI5="1001"THEN

10、 CQI1:=(OTHERS=>'0'); IF CQI6="0101"THEN CQI1:=(OTHERS=>'0'); ELSE CQI6:=CQI6+1; END IF; ELSE CQI5:=CQI5+1; END IF; ELSE CQI4:=CQI4+1; END IF; ELSE CQI3:=CQI3+1; END IF; ELSE CQI2:=CQI2+1; END IF; ELSE CQI1:=CQI1+1; END IF; END IF; END IF; END IF; IF RST ='1'

11、THEN CQI1:=(OTHERS=>'0');CQI2:=(OTHERS=>'0'); CQI3:=(OTHERS=>'0');CQI4:=(OTHERS=>'0'); 對程序進(jìn)行編輯后仿真 CLK1，CLK2信號已取值可還是沒進(jìn)行功能測試的輸入信號狀態(tài)如下: STA=0； POS=0； RST=0； STO=0；要實(shí)現(xiàn)該秒表功能分別改變輸入信號狀態(tài)。這時(shí)一定要注意時(shí)鐘信號穩(wěn)定性 1. 開始鍵按下STA=1，秒表計(jì)數(shù)開始 2. 給時(shí)鐘后 實(shí)現(xiàn)暫停功能 3. 給時(shí)鐘后，實(shí)現(xiàn)復(fù)位功能 4. 停止鍵按下停止功

12、能五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析1、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、數(shù)據(jù)記錄 1. 開始鍵按下STA=1，秒表計(jì)數(shù)開始 2. 給時(shí)鐘后 實(shí)現(xiàn)暫停功能3.給時(shí)鐘后，實(shí)現(xiàn)復(fù)位功能 4停止鍵按下停止功能 2、對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、數(shù)據(jù)及觀察結(jié)果的分析與討論： 從暫停鍵按下（pos=1）圖中可以看出：輸出（CQ）保持不變，直到暫停鍵再次按下（pos=0），輸出才繼續(xù)計(jì)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了暫停的功能。 當(dāng)復(fù)位鍵按下后（rst=1），輸出（CQ）全部變?yōu)閺?fù)位狀態(tài)（0），直到復(fù)位鍵再次按下，輸出才繼續(xù)計(jì)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了復(fù)位功能。 當(dāng)停止鍵按下后（sto=1），輸出（CQ）全部保持當(dāng)前狀態(tài)不變，直到停止鍵再次按下（sto=0），輸出才從全零狀態(tài)繼續(xù)計(jì)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)停止功能。3、關(guān)鍵點(diǎn)： 綜合功能的實(shí)現(xiàn)： 開始鍵按下（sta=1）后，秒表計(jì)數(shù)開始。復(fù)位鍵按下后（rst=1），輸出全部變?yōu)閺?fù)位狀態(tài)（0），直到復(fù)位鍵再次按下當(dāng)復(fù)位鍵按下后（rst=1），輸出才繼續(xù)計(jì)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了復(fù)位功能。當(dāng)停止鍵按下后（sto=1），輸出（CQ）全部保持當(dāng)前狀態(tài)不變，直到停止鍵再次按下（sto=0），輸出才從