北郵數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程要求及題目

1、20152016學(xué)年第一學(xué)期數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)(下課程要求一、課程安排及要求:本學(xué)期數(shù)字實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容為綜合課題設(shè)計(jì),教學(xué)方式采用開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,第6周和第9周實(shí)驗(yàn)按班上課,第7周和第8周實(shí)驗(yàn)室全開放,學(xué)生根據(jù)開放實(shí)驗(yàn)安排自行選擇實(shí)驗(yàn)時(shí)間和地點(diǎn),要求每人至少參加2次課內(nèi)開放實(shí)驗(yàn)。課程具體安排如下:周次內(nèi)容4 召開課程說(shuō)明會(huì),介紹課程安排和題目,要求學(xué)生第6周上課前選好實(shí)驗(yàn)題目,每個(gè)題目每班不超過(guò)6人。6 講授內(nèi)容:系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法、綜合題目要求等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:學(xué)生確定題目,每個(gè)題目不超過(guò)6人;討論確定設(shè)計(jì)方案,下課前交設(shè)計(jì)方案,包括:系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖、方框圖(模塊劃分、模塊之間信息傳遞關(guān)系、各模塊的

2、輸入輸出信號(hào)、主要模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)(ASM圖、MDS圖等。7、8 開放實(shí)驗(yàn),要求每個(gè)學(xué)生至少參加2次課內(nèi)開放實(shí)驗(yàn),根據(jù)選定題目的要求完成電路的設(shè)計(jì)、仿真與調(diào)試,在實(shí)驗(yàn)板上實(shí)現(xiàn)電路功能9 驗(yàn)收答辯二、成績(jī)?cè)u(píng)定數(shù)字綜合實(shí)驗(yàn)成績(jī)由三部分組成:平時(shí)成績(jī):占總成績(jī)的30%驗(yàn)收答辯:占總成績(jī)的40%報(bào)告成績(jī):占總成績(jī)的30%實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如下(按百分制批改,占總成績(jī)的30%:內(nèi)容分?jǐn)?shù)1 設(shè)計(jì)課題的任務(wù)要求 52 系統(tǒng)設(shè)計(jì)(包括設(shè)計(jì)思路、總體框圖、分塊設(shè)計(jì)153 仿真波形及波形分析254 源程序(要有注釋155 功能說(shuō)明及資源利用情況106 故障及問(wèn)題分析157 總結(jié)和結(jié)論108 報(bào)告格式規(guī)范、清晰 5三、

3、實(shí)驗(yàn)題目題目一基于CPLD的簡(jiǎn)易洗衣機(jī)控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基本要求:1、洗衣機(jī)的工作步驟為洗滌、漂洗和脫水三個(gè)過(guò)程,工作時(shí)間分別為:洗滌30秒(進(jìn)水5秒,洗衣15秒,排水5秒,甩干5秒,漂洗25秒(進(jìn)水5秒,漂洗10秒,排水5秒,甩干5秒,脫水15秒(排水5秒,甩干10秒;2、用一個(gè)按鍵實(shí)現(xiàn)洗衣程序的手動(dòng)選擇:A、單洗滌;B、單漂洗;C、單脫水;D、漂洗和脫水;E、洗滌、漂洗和脫水全過(guò)程;3、用發(fā)光二極管顯示洗衣機(jī)的工作狀態(tài)(洗衣、漂洗和脫水,并倒計(jì)時(shí)顯示每個(gè)狀態(tài)的工作時(shí)間,全部過(guò)程結(jié)束后,應(yīng)有聲音提示使用者,并保持在停止?fàn)顟B(tài),直至再次開始;4、用點(diǎn)陣動(dòng)畫顯示洗衣機(jī)工作過(guò)程中進(jìn)水、波輪或滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)

4、、排水和甩干等的工作情況,四種工作情況的動(dòng)畫顯示要有區(qū)別且盡可能的形象。5、用一個(gè)按鍵實(shí)現(xiàn)暫停洗衣和繼續(xù)洗衣的控制,暫停后繼續(xù)洗衣應(yīng)回到暫停之前保留的狀態(tài);提高要求:1、三個(gè)過(guò)程的時(shí)間有多個(gè)選項(xiàng)供使用者選擇。2、可以預(yù)約洗衣時(shí)間。3、自擬其它功能。題目二LED點(diǎn)陣風(fēng)扇的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基本要求:1、用8×8點(diǎn)陣模擬風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng),并采用雙色點(diǎn)陣顯示。2、風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)方式如圖1所示,包括四個(gè)點(diǎn)陣顯示狀態(tài)并按順序循環(huán)顯示。風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)速度根據(jù)環(huán)境溫度分為4檔,其中1檔的四個(gè)顯示狀態(tài)之間的切換時(shí)間為2秒,2檔為1秒,3檔為0.5秒,4檔為靜止不動(dòng)。 圖1 點(diǎn)陣模擬風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)示意圖3、環(huán)境溫度通過(guò)2個(gè)BTN按鍵設(shè)

5、置,一個(gè)用來(lái)增加,一個(gè)用來(lái)減少,溫度可設(shè)置范圍為1040,溫度精度為1,并用兩個(gè)數(shù)碼管進(jìn)行溫度顯示。風(fēng)扇根據(jù)不同的溫度自動(dòng)采用不同的轉(zhuǎn)動(dòng)速度,其中2024對(duì)應(yīng)1檔,2529對(duì)應(yīng)2檔,3040對(duì)應(yīng)3檔,1019對(duì)應(yīng)4檔,用一個(gè)數(shù)碼管顯示檔位。4、定時(shí)模式:在風(fēng)扇不同轉(zhuǎn)動(dòng)速度下,可以通過(guò)按鍵切換進(jìn)入定時(shí)模式。定時(shí)時(shí)間可設(shè)置范圍為2059秒,采用兩個(gè)數(shù)碼管進(jìn)行倒計(jì)時(shí)顯示,當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)結(jié)束后,風(fēng)扇狀態(tài)保持靜止不動(dòng)。5、設(shè)置開關(guān)鍵。風(fēng)扇開機(jī)初始狀態(tài)為20、1檔,并有不小于5秒的開機(jī)音樂。關(guān)機(jī)狀態(tài)為點(diǎn)陣全滅。提高要求:1、設(shè)計(jì)LED風(fēng)扇的其他工作模式。2、利用實(shí)驗(yàn)板上的溫度傳感器代替按鍵直接獲取溫度數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)

6、對(duì)LED風(fēng)扇四檔轉(zhuǎn)速的自動(dòng)控制。3、用數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù),精度為0.1。4、自擬其他功能。題目三打地鼠游戲的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基本要求:1、設(shè)計(jì)一個(gè)挑戰(zhàn)反應(yīng)速度的“打地鼠”游戲,采用用8×8雙色點(diǎn)陣顯示游戲界面,其中游戲邊界采用綠色LED顯示,隨機(jī)出現(xiàn)的地鼠采用紅色LED顯示,游戲有16個(gè)洞穴,如圖1所示。 圖1 打地鼠游戲示意圖2、游戲洞穴每次隨機(jī)出現(xiàn)一個(gè)地鼠,每個(gè)地鼠的最長(zhǎng)保持時(shí)間為2秒,2秒后隨機(jī)出現(xiàn)下一個(gè)地鼠。以4×4鍵盤的按鍵代表錘子,16個(gè)洞穴與16個(gè)按鍵一一對(duì)應(yīng),一旦錘子在2秒內(nèi)擊中地鼠,地鼠消失,數(shù)碼管計(jì)分器分?jǐn)?shù)加1分;若錘子一直沒有擊中地鼠,2秒后

7、該地鼠消失。用兩個(gè)數(shù)碼管顯示游戲成績(jī),當(dāng)游戲成績(jī)達(dá)到10分時(shí)游戲結(jié)束,點(diǎn)陣顯示字符“V”。3、用兩個(gè)數(shù)碼管對(duì)整個(gè)游戲進(jìn)行倒計(jì)時(shí),當(dāng)游戲時(shí)間超過(guò)59秒而成績(jī)未達(dá)到10分時(shí),游戲失敗,點(diǎn)陣顯示字符“X”。4、按復(fù)位鍵重新開始游戲,并開始倒計(jì)時(shí)。提高要求:1、增加游戲難關(guān),在邊界內(nèi)每次隨機(jī)出現(xiàn)兩個(gè)地鼠,兩個(gè)地鼠的最長(zhǎng)保持時(shí)間均為2秒,2秒后隨機(jī)出現(xiàn)下兩個(gè)地鼠,錘子擊中一個(gè)地鼠加1分,當(dāng)游戲成績(jī)達(dá)到20分而且游戲時(shí)間未超過(guò)59秒時(shí),游戲結(jié)束,顯示字符“V”,否則顯示字符“X”。2、自擬其他功能。題目四簡(jiǎn)易猜數(shù)字游戲機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基本要求:1、游戲規(guī)則:通常由兩個(gè)人玩,一方出數(shù)字,另一方猜。出數(shù)字的人要

8、想好一個(gè)沒有重復(fù)數(shù)字的4位數(shù),不能讓猜的人知道。2、數(shù)字設(shè)置:通過(guò)4*4鍵盤進(jìn)行4位數(shù)字輸入,在數(shù)碼管(DISP0DISP3上顯示當(dāng)前所輸入的數(shù)字。通過(guò)設(shè)置確定鍵(BTN1鍵進(jìn)行鎖定,此時(shí)數(shù)碼管上的數(shù)值消失,同時(shí)用點(diǎn)陣開始倒計(jì)時(shí),即:初始狀態(tài)點(diǎn)陣全亮,然后從右下角開始,由右到左、由下到上逐點(diǎn)逐排依次熄滅,間隔時(shí)間為1s,共計(jì)64s。3、猜數(shù)字:可以通過(guò)4*4鍵盤進(jìn)行4位數(shù)字輸入進(jìn)行猜數(shù)字,且每輸入一位數(shù)字在數(shù)碼管(DISP0DISP3上顯示當(dāng)前所輸入的數(shù)字,按確定鍵(BTN2鍵進(jìn)行確認(rèn),此時(shí)要根據(jù)輸入的這組數(shù)字給出幾A幾B,其中:A前面的數(shù)字表示位置正確的數(shù)的個(gè)數(shù),用DISP5顯示B前的數(shù)字表

9、示數(shù)字正確而位置不對(duì)的數(shù)的個(gè)數(shù),用DISP4顯示如正確答案為2134,而猜的人猜5314,則是1A2B,其中有一個(gè)4的位置對(duì)了,記為1A,而1和3這三個(gè)數(shù)字對(duì)了,而位置沒對(duì),因此記為2B,合起來(lái)就是1A2B接著猜的人再根據(jù)出題者的幾A幾B繼續(xù)猜,直到猜中(即4A0B為止。4、若數(shù)字正確則顯示猜數(shù)字成功,點(diǎn)陣顯示“”笑臉;若輸入數(shù)字錯(cuò)誤系統(tǒng)仍然處于猜數(shù)字狀態(tài),點(diǎn)陣顯示“X”,并用蜂鳴器或led閃爍報(bào)警。5、若到點(diǎn)陣全滅時(shí)(64s結(jié)束仍未猜出正確數(shù)字,游戲失敗,點(diǎn)陣顯示“囧”。6、設(shè)置游戲機(jī)開關(guān)。提高要求:1、若數(shù)字正確則顯示猜數(shù)字成功,用蜂鳴器播放一段樂曲。2、隨機(jī)產(chǎn)生數(shù)字,并不在數(shù)碼管上顯示,

10、進(jìn)行猜數(shù)字游戲,用點(diǎn)陣進(jìn)行128s計(jì)時(shí),即點(diǎn)陣輪詢熄滅兩次,其他要求同基本功能3、4和5。3、自擬其他功能。題目五簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表,要求使用實(shí)驗(yàn)板上的串行AD芯片ADS7816?；疽?1、測(cè)量對(duì)象:12節(jié)干電池。2、AD參考電壓:2.5V。3、用三位數(shù)碼管顯示測(cè)量結(jié)果,保留兩位小數(shù)。4、被測(cè)信號(hào)超過(guò)測(cè)量范圍有溢出顯示并有聲音提示。5、按鍵控制測(cè)量和復(fù)位。提高要求:1、能夠連續(xù)測(cè)量。2、自擬其他功能。題目六簡(jiǎn)易計(jì)算器基本要求:1、利用4X4小鍵盤作為輸入,包括:數(shù)字鍵0-9,清除鍵,等號(hào)鍵及+-*運(yùn)算符號(hào)鍵。2、實(shí)現(xiàn)輸入為99以內(nèi)自然數(shù)的加、減、乘運(yùn)算;3、能夠?qū)崿F(xiàn)

11、多次連續(xù)計(jì)算(無(wú)優(yōu)先級(jí),從左到右計(jì)算結(jié)果,如:12+34×2-78=144、最大結(jié)果為99999(五位,溢出報(bào)警;5、用數(shù)碼管顯示輸入的數(shù)字和結(jié)果,最左側(cè)數(shù)碼管用來(lái)表示數(shù)字的正負(fù),其他五位數(shù)碼管表示結(jié)果;結(jié)果的絕對(duì)值大于99999時(shí),數(shù)碼管顯示Error。提高要求:1、實(shí)現(xiàn)輸入為9999以內(nèi)自然數(shù)的加、減法;2、實(shí)現(xiàn)除法運(yùn)算,不能除盡時(shí)小數(shù)保留1位有效數(shù)字;3、能夠區(qū)分運(yùn)算優(yōu)先級(jí)(先乘除,后加減,如:12+34×2-78=24、自擬其他功能。題目七電子節(jié)拍器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)具有聲光顯示的電子節(jié)拍器?；疽?1、速度在40120次/分鐘范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào),通過(guò)2個(gè)按鍵進(jìn)行速度調(diào)節(jié),一個(gè)用來(lái)增加,一個(gè)用來(lái)減少,當(dāng)長(zhǎng)按按鍵時(shí),按5次/秒的速度連續(xù)增加或減少,用3個(gè)數(shù)碼管顯