北京邮电大学数字电路实验报告
北邮数字电路综合实验报告
数字电路综合实验报告简易智能密码锁一、实验课题及任务要求设计并实现一个数字密码锁，密码锁有四位数字密码和一个确认开锁按键，密码输入正确，密码锁打开，密码输入错误进行警示。
基本要求：1、密码设置：通过键盘进行4 位数字密码设定输入,在数码管上显示所输入数字。
通过密码设置确定键（BTN 键）进行锁定。
2、开锁：在闭锁状态下，可以输入密码开锁，且每输入一位密码，在数码管上显示“-”，提示已输入密码的位数。
输入四位核对密码后，按“开锁”键，若密码正确则系统开锁，若密码错误系统仍然处于闭锁状态，并用蜂鸣器或led 闪烁报警。
3、在开锁状态下，可以通过密码复位键（BTN 键）来清除密码，恢复初始密码“0000”。
闭锁状态下不能清除密码。
4、用点阵显示开锁和闭锁状态。
提高要求：1、输入密码数字由右向左依次显示，即：每输入一数字显示在最右边的数码管上,同时将先前输入的所有数字向左移动一位。
2、密码锁的密码位数（4~6 位）可调。
3、自拟其它功能。
二、系统设计2.1系统总体框图2.2逻辑流程图2.3MDS图2.4分块说明程序主要分为6个模块：键盘模块，数码管模块，点阵模块，报警模块，防抖模块，控制模块。
以下进行详细介绍。
1.键盘模块本模块主要完成是4×4键盘扫描，然后获取其键值，并对其进行编码，从而进行按键的识别，并将相应的按键值进行显示。
键盘扫描的实现过程如下：对于4×4键盘，通常连接为4行、4列，因此要识别按键，只需要知道是哪一行和哪一列即可，为了完成这一识别过程，我们的思想是，首先固定输出高电平，在读入输出的行值时，通常高电平会被低电平拉低，当当前位置为高电平“1”时，没有按键按下，否则，如果读入的4行有一位为低电平，那么对应的该行肯定有一个按键按下，这样便可以获取到按键的行值。
同理，获取列值也是如此，先输出4列为高电平，然后在输出4行为低电平，再读入列值，如果其中有哪一位为低电平，那么肯定对应的那一列有按键按下。
北邮数字电路与逻辑设计实验-实验报告(下)
北京邮电大学电路实验中心<数字电路与逻辑设计实验（下）>实验报告班级： xxx 学院： xxx实验室： xxx 审阅教师：姓名（班内序号）： xxx 学号： xxx实验时间： xxx评定成绩：目录一、任务要求 (2)1．基本要求 (2)2．提高要求 (2)二、系统设计 (2)1．设计思路 (2)2．总体框图 (4)3．分块设计 (5)（1）分频器模块 (5)（2）4×4键盘输入模块 (5)（3）数码管显示模块 (6)（4）8×8 LED点阵显示模块 (6)（5）LCD液晶屏显示模块 (6)（6）中心模块 (6)三、仿真波形及波形分析 (6)1．分频器模块 (6)2．4×4键盘输入模块 (7)3．数码管显示模块 (7)4．8×8 LED点阵显示模块 (8)5．LCD液晶屏显示模块 (8)6．中心模块 (8)四、源程序 (9)1．分频器模块 (9)2．4×4键盘输入模块 (9)3．数码管显示模块 (11)4．8×8 LED点阵显示模块 (12)5．LCD液晶屏显示模块 (19)6．中心模块 (23)五、功能说明及资源利用情况 (26)六、故障及问题分析 (27)七、总结和结论 (27)一、任务要求本电路可供甲乙二人进行猜拳游戏。
通过不同的按键控制，选择多种出拳方式，显示猜拳的结果，实现猜拳游戏，防止了作弊的可能。
1．基本要求1、甲乙双方各用4×4 键盘中的三个按键模拟“石头”、“剪刀”、“布”，一个按键为“确认”。
4×4 键盘第一行为甲，第二行为乙；2、裁判用4×4 键盘第三行的一个按键模拟“开”，一个按键为“准备”，一个按键为“复位”；3、裁判宣布“准备”后，甲乙双方分别选择出拳方式并确认；4、裁判“开”以后，用点阵的左右三列同时显示甲乙双方的猜拳选择（如下图所示），并用两个数码管显示甲乙的猜拳比分；图1甲“布”，乙“剪刀”；甲“剪刀”，乙“石头”5、猜拳游戏为五局三胜制。
北邮数字电路与逻辑设计实验报告
北京邮电大学数字电路与逻辑设计实验报告学院：班级：姓名：学号：实验一 Quartus II原理图输入法设计与实现一、实验目的：(1)熟悉Quartus II原理图输入法进行电路设计和仿真；(2)掌握Quartus II 图形模块单元的生成与调用；(3)熟悉实验板的使用；二、实验所用器材：(1)计算机；(2)直流稳压电源；(3)数字系统与逻辑设计实验开发板。
三、实验任务要求(1)用逻辑门设计实现一个半加器，仿真验证其功能，并生成新的半加器图形模块单元。
(2)用(1)中生成的半加器模块和逻辑门设计实现一个全加器，仿真验证其功能，并下载到实验板测试，要求用拨码开关设定输入信号，发光二极管显示输出信号。
(3)用3线-8线译码器（74LS138）和逻辑门设计实现函数 ,仿真验证其功能，并下载到实验板测试。
要求用拨码开关设定输入信号，发光二极管显示输出信号。
四、实验原理图及仿真波形图(1)半加器半加器原理图仿真波形仿真波形图分析:根据仿真波形对比半加器真值表，可以确定电路实现了半加器的功能。
但我们也可以发现输出SO出现了静态功能冒险，要消除该冒险可以加入相应的选通脉冲。
（2）全加器全加器原理图仿真波形仿真波形图分析：根据仿真波形对比半加器真值表，可以确定电路实现了全加器的功能(2) 74138 3线-8线译码器原理图仿真波形图仿真波形图分析 ;当且仅当ABC输入为000、010、100、111时，F=1,可知电路实现了函数。
实验二用VHDL设计与实现组合逻辑电路一、实验目的：（1）熟悉用VHDL语言设计时序逻辑电路的方法；（2）熟悉用Quartus II文本输入法进行电路设计；（3）熟悉不同的编码及其之间的转换。
二、实验所用器材：（1）计算机；（2）直流稳压电源；（3）数字系统与逻辑设计实验开发板。
三、实验任务要求（1）用 VHDL语言设计实现一个共阴极7段数码管译码器；（2）用VHDL语言设计一个8421码转余三码的代码转换器；（3）用VHDL语言设计设计一个四位2进制奇校验器。
北京邮电大学数电实验报告
北京邮电大学数字电路与逻辑设计实验发光二极管走马灯的电路设计与实现实验报告学院：信息与通信工程学院班级：27姓名：付莹学号：班内序号：23【实验目的】（1）进一步了解时序电路描述方法;（2）熟悉状态机的设计方法。
【实验所用仪器及元器件】（1）计算机；（2）直流稳压电源；（3）数字系统与逻辑设计实验开发板。
【实验任务要求】设计并实现一个控制8个发光二极管亮灭的电路，仿真验证其功能，并下载到实验板测试。
（1）单点移动模式：一个点在8个发光二极管上来回的亮（2）幕布式：从中间两个点，同时向两边依次点亮直到全亮，然后再向中间点灭，依次往复。
【实验设计思路及过程】（1）设计思路实验要求有两个，一个是单点移动模式，一个是幕布式。
通过CASE-WHEN 语句实现走马灯的变化。
分别定义一个8个变量的数据类型和一个13变量的数据类型，表示一个周期内的灯的变化，并设计一个变量在两种状态间进行切换。
此时，需要把所有状态罗列到case-when中去。
（2）VHDL代码LIBRARY IEEE;USE ABC ISPORT(A,CLK,RESET:IN STD_LOGIC;DENG:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));END ABC;ARCHITECTURE A OF ABC ISTYPE STATE_TEMP is(s0,s1,s2,s3,s4,s5,s6,s7);TYPE STATE_TEMP1 is(s0,s1,s2,s3,s4,s5,s6,s7,s00,s01,s02,s03,s04,s05);signal STATE:STATE_TEMP;signal STATE1:STATE_TEMP1;BEGINPROCESS(CLK,RESET)BEGINIF RESET='1' THENDENG<="00000000";ELSIF(CLK'EVENT AND CLK='0')THENIF A='0'THEN --KAIMUSHICASE STATE1 ISWHEN s0 => STATE1<=s1;DENG<="";WHEN s1 => STATE1<=s2;DENG<="01000000";WHEN s2 => STATE1<=s3;DENG<="00100000";WHEN s3 => STATE1<=s4;DENG<="00010000";WHEN s4 => STATE1<=s5;DENG<="00001000";WHEN s5 => STATE1<=s6;DENG<="00000100";WHEN s6 => STATE1<=s7;DENG<="00000010";WHEN s7 =>STATE1<=s00;DENG<="00000001";WHEN s00=>STATE1<=s01;DENG<="00000010";WHEN s01=>STATE1<=s02;DENG<="00000100";WHEN s02=>STATE1<=s03;DENG<="00001000";WHEN s03=>STATE1<=s04;DENG<="00010000";WHEN s04=>STATE1<=s05;DENG<="00100000";WHEN s05=>STATE1<=s0;DENG <="01000000";END CASE;ELSECASE STATE ISWHEN s0 => STATE<=s1;DENG<="00011000";WHEN s1 => STATE<=s2;DENG<="00111100";WHEN s2 => STATE<=s3;DENG<="01111110";WHEN s3 => STATE<=s4;DENG<="";WHEN s4 => STATE<=s5;DENG<="01111110";WHEN s5 => STATE<=s6;DENG<="00111100";WHEN s6 => STATE<=s7;DENG<="00011000";WHEN s7 => STATE<=s0;DENG<="00000000";END CASE;END IF;END IF;END PROCESS;END A;【仿真波形及分析】1.仿真波形(1)单点移动式（2）幕布式（3）复位信号2.波形分析（1）单点移动式由图可以看出，当A为0时程序实现单点移动功能，如图所示DENG[7]开始亮，之后依次为DENG[6], DENG[5], DENG[4], DENG[3], DENG[2],DENG[1], DENG[0],然后DENG[1]也开始亮，依此类推，实现了功能要求（2）幕布式由图可以看出，当A为1时，如图所示，先是中间的两个灯DENG[4], DENG[5]亮，然后扩展到四个灯亮DENG[3]至DENG[6]亮，接下来是DENG[2]~DENG[7]亮，最后全亮，接着DENG[2]~DENG[7]亮，继而循环下去。
北京邮电大学 数字电路综合实验报告 洗衣机控制器
数字电路综合实验预习报告洗衣机控制器信息与通信工程学院xxxxx班xx号xxx洗衣机控制器一、实验目的1. 熟练掌握VHDL 语言和QuartusII 软件的使用；2. 理解状态机的工作原理和设计方法；3. 掌握利用EDA 工具进行自顶向下的电子系统设计方法；二、设计任务要求：制作一个简易全自动洗衣机控制器：：1. 洗衣机的工作步骤为洗衣、漂洗和脱水三个过程，工作时间分别为：洗衣20 秒，漂洗25 秒，脱水15 秒；2. 用一个按键实现洗衣程序的手动选择：A、单洗涤；B、单漂洗；C、单脱水；D、漂洗和脱水；E、洗涤、漂洗和脱水全过程；3. 用显示器件显示洗衣机的工作状态（洗衣、漂洗和脱水），并倒计时显示每个状态的工作时间，全部过程结束后，应提示使用者；4. 用一个按键实现暂停洗衣和继续洗衣的控制，暂停后继续洗衣应回到暂停之前保留三、设计思路1）总体思路：洗衣机分为主要分为四个部分，预置部分，输入部分，控制部分，输出部分。
输入部分：负责输入洗衣机的模式选择信号，开始信号，暂停信号，时钟信号。
预置部分：通过一个按键的改变来控制洗衣模式的选择，在开始信号为一的上升沿，读取预置的模式，并初始化总时间，以及控制部分需要用到的信号，并把初始状态送输出部分显示。
输出部分：负责输出洗衣机的当前洗衣模式，剩余时间，以及洗衣结束时的报警信号。
控制部分：根据预置部分的状态开始工作，对输入部分的控制信号进行相应，控制洗衣机的运行中模式的转变，并将改变的输出信号传递给输出部分显示。
方框图状态转移图：洗衣过程中的状态转移，转移的时候改变temp 的值，作为下次转移的标志时间: State=111时temp=40; State=110时temp=25; State=100时temp=0； State=010时temp=0；State=001时temp=0；流程图四、电路设计1、分频模块：PROCESS(CLOCK) --由输入时钟进行100分频产生洗衣时钟BEGINIF (CLOCK'EVENT AND CLOCK='1') THENCOUNT<=COUNT + 1;IF (COUNT=499999) THENCOUNT<=0;CLK<= NOT CLK;END IF;END IF;END PROCESS;功能说明：由于数电实验开发板上的系统时钟为1MHz，想要的到频率为1hz的倒计时时钟，就要对输入时钟clock进行分频，产生计时时钟clk，分频模块中每个clock做count加一，加到499999时count归零，同时clk翻转就可以得到1Hz的时钟。
北邮数电综合实验报告
北京邮电大学数字电路与逻辑设计实验学院：信息与通信工程学院班级： 2013211127 作者：薄士宁学号： 2013212543 ____一．实验名称和任务要求LED 点阵风扇的设计与实现基本要求：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。
图1 点阵模拟风扇转动示意图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显示，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。
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．基本思路根据实验要求，画出总的原理图。
实验的基本要求，即8×8双色点阵模拟风扇转动、风扇转动分四个档位（每个档位对应“四种”状态）、通过环境温度控制档位的自动选择、设计定时模式、开关机状态。
为了实现这些既定要求，设计出了温度控制模块、倒计时控制模块、音乐控制模块、点阵风扇模块、数码管显示模块等，通过对时钟的分频、加减法计数器、数据选择器等的运用，来实现上述功能。
北邮数电实验报告
北邮数电实验报告北邮数电实验报告一、引言数电实验是电子信息类专业学生必修的一门实验课程，通过实践操作，帮助学生巩固理论知识，培养实际动手能力。
本次实验旨在通过设计和搭建一个简单的数字电路，来理解数字电路的基本原理和工作方式。
二、实验目的本次实验的目的是设计一个4位二进制加法器，实现两个4位二进制数的相加运算。
通过实验，我们可以加深对于数字电路的理解，掌握数字电路的设计和搭建方法。
三、实验原理1. 二进制加法器二进制加法器是一种用于计算二进制数相加的数字电路。
它由若干个逻辑门和触发器组成，可以实现二进制数的加法运算。
在本次实验中，我们将设计一个4位二进制加法器，即可以计算两个4位二进制数的相加结果。
2. 逻辑门逻辑门是数字电路中常用的基本元件，用于实现逻辑运算。
常见的逻辑门有与门、或门、非门、异或门等。
在本次实验中，我们将使用与门和异或门来构建4位二进制加法器。
四、实验步骤1. 设计4位二进制加法器的电路图根据实验要求，我们需要设计一个能够计算两个4位二进制数相加的电路。
首先，我们可以将两个4位二进制数分别用D0~D3和E0~E3表示，其中D0和E0分别为最低位。
然后，我们需要使用与门和异或门来实现加法器的功能。
通过逻辑运算，我们可以得到每一位的和以及进位。
最后，将每一位的和连接起来，即可得到最终的结果。
2. 搭建电路根据电路图，我们可以开始搭建实验电路。
首先，将所需的逻辑门和触发器连接起来，形成一个完整的电路。
然后，将所需的输入信号和电源连接到电路上。
最后，使用示波器等工具检查电路的工作状态，确保电路正常运行。
3. 进行实验测试在搭建好电路后，我们可以进行实验测试。
首先，将两个4位二进制数的输入信号连接到电路上。
然后，通过观察输出信号，判断电路是否正确计算了两个二进制数的相加结果。
如果输出信号与预期结果一致，说明电路设计和搭建成功。
五、实验结果与分析在进行实验测试后，我们可以得到实验结果。
通过观察输出信号，我们可以判断电路是否正确计算了两个二进制数的相加结果。
北邮-数电实验报告
北邮-数电实验报告数字电路实验报告学院：信息与通信工程专业：信息工程班级：2013211125学号：2013210681姓名：袁普实验一：QuartusⅡ原理图输入法设计与实现一：实验要求①：用逻辑门设计实现一个半加器，仿真验证其功能，并生成新的半加器图形模块单元。
②：用实验一生成的半加器模块和逻辑门设计实现一个全加器，仿真验证其功能，并下载到实验板测试，要求用拨码开关设定输入信号，发光二极管显示输出信号。
③：用3线—8线译码器和逻辑门设计实现函数F，仿真验证其功能，下载到实验板测试。
要求用拨码开关设定输入信号，发光二极管显示输出信号。
二：报告内容①：实验一（2）的原理图用两个已经生成的半加器图形模块单元和一个双输入或门即可实现全加器②：仿真波形图以及分析波形图：波形分析：通过分析ab ci三个输入在8中不同组合下的输出，发现与全加器的真值表吻合，说明实现了全加器的逻辑功能。
同时看见波形中出现了毛刺（冒险），这也与事实一致。
③：故障及问题分析第一次在做全加器的时候发现找不到已经生成的半加器模块，后来发现是因为在建立工程时这两个项目没有建在同一个文件夹里，在调用的时候就找不到。
后来我将全加器工程建在同一个文件夹里解决了此问题。
实验二：用VHDL设计和实现组合逻辑电路一：实验要求①：用VHDL设计一个8421码转换为格雷码的代码转换器，仿真验证其功能。
②：用VHDL设计一个4位二进制奇校验器，要求在为奇数个1时输出为1，偶数个1时输出为0，仿真验证其功能。
③：用VHDL设计一个数码管译码器，仿真验证其功能，下载到实验板测试，要求用拨码开关设定输入信号，数码管显示输出信号，并且只使一个数码管有显示，其余为熄灭状态。
二：故障及问题分析在刚开始实现让一个数码管显示的时候，我本来准备再设置6个输入和输出，通过实验板上的拨码来输入信息分别控制不同的数码管的的开闭状态，但是后来发现这样效率很低而且实验板上的拨码开关数量根本不够。
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北京邮电大学
数字电路与逻辑设计实验
实验报告
实验名称：QuartusII原理图输入
法设计与实现
学院：北京邮电大学
班级：
姓名：
学号：
一．实验名称和实验任务要求
实验名称：QuartusII原理图输入法设计与实现
实验目的：⑴熟悉用QuartusII原理图输入法进行电路设计和仿真。
⑵掌握QuartusII图形模块单元的生成与调用；
⑶熟悉实验板的使用。
实验任务要求：⑴掌握QuartusII的基础上，利用QuartusII用逻辑
门设计实现一个半加器，生成新的半加器图像模
块。
⑵用实验内容（1）中生成的半加器模块以及逻辑门
实现一个全加器，仿真验证其功能，并能下载到实
验板上进行测试，要求用拨码开关设定输入信号，
发光二级管显示输出信号。
⑶用3线—8线译码器（74L138）和逻辑门实现要求
的函数：CBA
F+
C
+
=,仿真验证其
+
B
C
B
A
A
A
B
C
功能，，并能下载到实验板上进行测试，要求用拨
码开关设定输入信号，发光二级管显示输出信号。
二．设计思路和过程
半加器的设计实现过程：⑴半加器的应有两个输入值，两个输出值。
a表示加数，b表示被加数，s表示半加和，
co表示向高位的进位。
⑵由数字电路与逻辑设计理论知识可知
b a s ⊕=;b a co ∙=
选择两个逻辑门：异或门和与门。
a,b 为异
或门和与门的输入，S 为异或门的输出，C
为与门的输出。
(3)利用QuartusII 仿真实现其逻辑功能，
并生成新的半加器图形模块单元。
(4)下载到电路板，并检验是否正确。
全加器的设计实现过程：⑴全加器可以由两个半加器和一个或门构
成。
全加器有三个输入值a,b,ci ，两个输
出值s,co ：a 为被加数，b 为加数，ci 为低
位向高位的进位。
⑵全加器的逻辑表达式为：
c b a s ⊕⊕=
b a ci b a co ∙+∙⊕=)(
⑶利用全加器的逻辑表达式和半加器的逻 辑功能，实现全加器。
用3线—8线译码器（74L138）和逻辑门设计实现函数
CBA A B C A B C A B C F +++=
设计实现过程：⑴利用QuartusII 选择译码器（74L138）的图形模块
单元。
⑵函数CBA
C
B
+
=
A
+
F+
B
A
C
C
A
B
可以通过译码器（74L138）和一个与非门实现。
将译
码器输出端y0,y2,y4,y7作为输入端接到与非门即
可实现函数。
三．实验原理图
⑴半加器的原理图：
⑵全加器的原理图：
⑶用3线—8线译码器（74L138）和逻辑门设计实现函数：
四．仿真波形图
⑴半加器的仿真波形图：
⑵全加器的仿真波形图：
⑶3线—8线译码器（74L138）和逻辑门设计实现函数的仿真波形图：
五．仿真波形图分析
⑴半加器仿真波形图分析：
当半加器的2个输入端都输入0时，即a=b=0时，则有输出：半加和s=0，进位端co=0。
当半加器2个输入端有一个为1时，即a=1,b=0 或a=0,b=1时，则有输出：半加和s=1，进位端co=0。
当半加器2个输入端都为1时，即a=b=1时，则有输出半加和s=0，进位端进位co=1。
值得注意的是，半加器的仿真波形中出现了冒险。
⑵全加器仿真波形图的分析：
当全加器a,b 2个输入端都输入都为0，若低位进位ci为0，即输出为s=co=0。
若低位进位为1，则输出s=1,co=0。
当全加器2个输入端有一个输入为1，即a=1,b=0或即a=0,b=1若低位进位为0，即ci=0则输出s=0,co=1。
若低位进位为1，即ci=1则输出s=1,co=1。
当全加器2个输入端都输入都为1，若低位进位为0，即，,,
则输出，。
若低位进位为1，即，,,则输出，。
⑶3线—8线译码器（74L138）设计实现函数的仿真波形图分析：
当CBA=000、CBA=010、CBA=100或CBA=111时，由波形图分析可得F=1。
当CBA=001、CBA=011、CBA=101或CBA=110时，由波形图分析可得F=0。
综上可知：该设计方法的确实现了函数
六．故障及问题分析
实验过程还算顺利，下面来讨论实验中需要注意的地方。
仿真实验中需要注意的地方：
⑴开始仿真波形时，需注意设定END TIME，否则无法进行仿真。
⑵规定输入端波形的周期不合理，须按照倍数关系来设定，不能随意设定周期，输入变量周期按2的幂次方上升。
（3)保存文件时，命名的一致性，否则可能导致实验无法进行下去。
(4)将设计好的逻辑电路下载到实验板之前，应设定好引脚。
注意实验板上输入端和输出端对应的引脚号。
七．总结和结论
通过本次实验我慢慢掌握了QuartusII这一软件的一些基本功能。
实验学习中，我懂得了如何理解并将理论课上所学的知识运用在实验中并得到验证，对数字电路与逻辑设计的知识有了更加全面的认识。
同时，我也更加对数字电路产生了更加浓厚的兴趣！总的来说，这次实验课对我的帮助真的很大。