2018秋数字电路与逻辑设计实验课程要求及题目-converted

2018～2019 学年第一学期

《数字电路与逻辑设计实验（下）》课程要求

一、课程安排及要求：

本学期数字实验教学内容为综合课题设计，教学方式采用开放式实验教学模式，第7 周和第10 周实验按班上课，第8 周和第9 周实验室全开放，学生根据开放实验安排自行选择实验时间和地点，要求每人至少参加2 次课内开放实验。

二、成绩评定

数字综合实验成绩由三部分组成：

●平时成绩：占总成绩的20%

●验收答辩：占总成绩的50%

●报告成绩：占总成绩的30%

实验报告评分标准如下（按百分制批改，占总成绩的30％）：

三、实验题目

题目1 抽油烟机控制器的设计与实现

利用CPLD 器件和实验开发板，设计并实现一个抽油烟机控制器。

基本要求：

1、抽油烟机的基本功能只有两个：排油烟和照明，两个功能相互独立互不影响。

2、用8×8 双色点阵模拟显示烟机排油烟风扇的转动，风扇转动方式为如图1 所示的四个

点阵显示状态，四个显示状态按顺序循环显示。风扇转动速度根据排油烟量的大小分为4 档，其中小档的四个显示状态之间的切换时间为2 秒，中档为1 秒，大排档为

0.5 秒，空档为静止不动（即停止排油烟），通过按动按键BTN7 来实现排油烟量档位

的切换，系统上电时排油烟量档位为空档，此后每按下按键BTN7 一次，排油烟量档位切换一次，切换的顺序为：空档→大档→中档→小档→空档，依次循环。

双色点阵模拟排油烟风扇转动示意图

3、设置按键BTN0 为立即关闭按键，在任何状态下，只要按下BTN0，排油烟风扇就

立即停止工作进入空档状态。

4、设置按键BTN3 为延时关闭按键，在大中小三档排油烟状态的任何一个档位下，只

要按下BTN3，排油烟风扇将在延时6 秒后停止工作进入空档状态。延时期间用数码管DISP3 进行倒计时显示，倒计时结束后，排油烟风扇状态保持静止不动。在延时状态下，禁用排油烟量档位切换键BTN7。

5、设置按键BTN6 为照明开关键，用发光二极管LD6 模拟照明灯，系统上电时照明灯

LD6 处于关闭状态，按动BTN6 来切换LD6 的点亮和关闭。

6、系统工作稳定。

提高要求：

1、给油烟机加上音效，分档模拟排油烟风扇的噪音。

2、自拟其他功能。

题目2 关灯游戏控制器的设计与实现

用可编程器件设计并实现一个4×4 关灯游戏控制器。

基本要求：

关灯游戏规则：在一个M×N 阵列里（本题中为4×4 阵列），有若干盏灯亮着（可以全部都亮着），点击任意一盏灯（不管此灯是亮着还是灭着，都可以点），那么该灯以及与该灯相邻的上、下、左、右共五盏灯都同时会变成与自身相反状态，即亮的变灭，灭的变亮，由于边角的特殊性，点击边上的灯，只有四盏灯一起变化；点击角上的灯，只有三盏灯一起变化。游戏的目标是：通过点击灯阵里的一些灯，使得灯阵上所有灯都熄灭。

1、用8×8 双色点阵显示游戏界面，其中游戏边界采用绿色LED 显示，点亮的灯用红

色LED 显示，游戏有16 盏灯，分为4 行4 列。按下开始键BTN7 后，点阵显示初始状态，点亮16 盏灯中的某些灯，如下图所示。要求至少有10 种初始状态，每次

开始时随机选择其中1 种。

2、用4×4 键盘控制开关灯，位置与点阵上的16 盏灯一一对应。按下某个按键后，按游

戏规则将该位置的灯以及与其相邻的上、下、左、右的灯的状态取反。

3、当灯阵上所有灯都是熄灭状态时，本关游戏结束，计分加1，并在1 位数码管上显

示得分。

4、1 关游戏结束后，按BTN6 进入下一关，同一次游戏的关卡不能重复。

5、得分达到3 分，游戏胜利，在点阵上显示一个动画庆祝胜利。

6、再按开始键（BTN7）游戏重新开始，游戏过程中按BTN7 也可重新开始游戏。

提高要求：

1、游戏胜利后，蜂鸣器播放音乐庆祝。

2、每关游戏设置最多按键次数，超过次数后游戏失败。用2 位数码管显示最多按键次

数，游戏过程中每按一次计数减1。

3、自拟其他功能。

题目3 带日历显示的多功能数字钟的设计与实现

设计制作一个能显示日历（年、月、日、星期）和时间（时、分、秒）的数字钟。

基本要求：

1、用LCD1602 液晶屏显示所有信息；

2、年、月、日、星期和时间的时、分可手动调整；

3、精确计时，各部分之间进位转换准确；

4、时间可以24 小时制或12 小时制显示，可以通过按键进行切换；

提高要求：

1、调整日历时加入大小月及闰年的判断；

2、增加闹钟功能，在用户设定的时间闹铃提示，闹铃时间5 秒；

3、自拟其他功能。

题目4 眼手反应测量器的设计与实现

设计一个眼手反应测量器，可以测量人的眼手反应时间。

基本要求：

1、用SW7 作为系统开关，打开SW7 系统上电，显示器件自检：8×8 点阵和数码管

DISP7~DISP0 全亮0.5S 熄灭0.5S 重复三次，进入待机状态；

2、使用按键BTN0 进入测量状态：

a)8×8 点阵显示“3”“2”“1”“0”倒计时后，开始轮流显示和熄灭缺口方向随机

的“凹”形状，每个形状显示停留时间0.5S，熄灭时间0.2S；

b)4×4 矩阵键盘中选定四个按键对应“上”“下”“左”“右”四个方向；

c)8×8 点阵显示不同方向的“凹”形状时，尽快按下对应方向的按键；

d)系统自动记录点阵显示与对应按键按下之间的时间差，要求精确到毫秒，如果按

键按错，或按键正确但超前按下，或者未有按键按下，均惩罚性记录为5S；

e)在数码管上稳定显示时间差，显示时间为3S，3S 后重新开始a) ~ d)；

f)点阵轮流显示熄灭不同方向的“凹”3 次，转为闪烁显示“”，同时系统计

算所记时间的平均值（小数点后保留三位有效数字）作为本轮测量结果，在数

码管上以2 赫兹的频率闪烁显示，本轮测试结束。

3、按动按键BTN0，数码管熄灭，进入新一轮测试。

提高要求：

1、自检过程、测试过程中、一轮测试结束时伴有不同的背景音乐，各个按键按下时伴

有按键音；

2、用液晶模块代替数码管进行测试结果的显示；

3、自拟其他功能。

题目5 心算测试系统的设计与实现

设计实现一款心算测试系统，以锻炼大脑记忆力、计算能力和思考能力。

基本要求：

1、启动系统时，8×8 点阵显示欢迎界面；

2、按下开始键，此时数码管会随机显示两位数与两位数相加的表达式，保持5 秒后消

失，5 秒采用点阵倒计时显示；

3、数字消失后，用户通过心算计算结果，并采用4×4 矩阵键盘对应的数字按照从百