北航FPGA实验报告Word格式.docx

北航FPGA实验报告Word格式.docx

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instd_logic;

q:

outstd_logic_vector（3downto0））;

endentityerjinzhi;

architecturebhvoferjinzhiis

signalq1:

std_logic_vector（3downto0）;

begin

process（rst,clk）

begin

if（rst='

0'

）then

q1<

="

0000"

;

elsif（clk'

eventandclk='

1'

=q1+1;

endif;

endprocess;

q<

=q1;

endarchitecturebhv;

（2）管脚分配

（3）实验操作

①输入信号clk时钟→把FPGA_EA2_P6（Pin_P20）用导线与（FRQ_Q211Hz）连接、rst清零→N18（SW-1）、输出信号q3→U12（LED1）、q2→V12（LED2）；

q1→V15（LED3）；

q0→W13（LED4）。

②把输入信号rst设为“1”、clk时钟（FRQ_Q211Hz）用导线与（FRQ_Q211Hz）连接。

（4）实验现象

输出结果信息为第一、二、三、四个发光二极管按照0000→0001→……→1111循环显示，符合实验要求。

（该实验板上低电平为“1”）

2、半加器

（1）实验原理图

逻辑分析：

输入信号a、b；

输出信号分别为sum（和）、carry（进位）。

逻辑方程：

sum=a⊕b；

carry=a*b。

输入信号a→N18（SW-1）、b→M20（SW-2）、输出信号sum（和）→U12（LED1）、carry（进位）→V12（LED2）

ⅰ输入信号a、b都为“0”，输出结果信息为两个发光二极管均为“灭”，说明和和进位都为0；

ⅱ输入信号a为“1”，b为“0”，输出结果信息为第一个发光二极管“灭”，第二个发光二极管“亮”，说明和为“1”，进位为0；

ⅲ输入信号a为“0”，b为“1”，输出结果信息为第一个发光二极管“灭”，第二个发光二极管“亮”。

说明和为“1”，进位为“0”；

ⅳ输入信号a、b都为“1”，输出结果信息为第一个发光二极管“亮”第二个发光二极管“灭”，说明和为“0”，进位为“1”.均符合设计要求

3、RS触发器

（1）实验代码

entityrs_clkis

port（s,r,res:

q,not_q:

outstd_logic）;

endrs_clk;

architecturebehavofrs_clkis

signalsel1,sel2:

std_logic;

begin

process（res,sel1,sel2）

ifres='

thensel1<

='

sel2<

elsif（S='

andR='

）thensel1<

=sel1;

=sel2;

endif;

Q<

not_q<

endprocess;

endbehav;

（3）实验现象

将实验现象总结为RS触发器特性表，其中X指0或1均可；

输入为”1”指SW输入为高，输入为”0”指SW输入为低；

输出为”1”指对应LED灯灭（实验台的LED灯为高电平灭），输出为”0”指对应LED灯亮。

CLK触发

输入S

输入R

原来的Q

新的输出Q*

1

X

保持原状

不定状态

4、数码管十六进制计数器

entitymotoris

port（

clk:

rst:

sel:

outstd_logic;

q:

outstd_logic_vector（3downto0）;

d:

outstd_logic_vector（7downto0）

）;

endentity;

architectureb1ofmotoris

signalq1,q2:

process（clk,rst）

ifclk'

then

q1<

q2<

0010"

q<

=q2;

process（q1）

if（rst='

）thensel<

caseq1is

when

when"

0001"

=>

d<

01100000"

0100"

01100110"

1011"

00111110"

1101"

01111010"

endcase;

end;

将CLK接入较低频率，这样可以清晰地观察数码管从0—F（16进制数）的转变，完成一个循环之后，自动重新从0开始显示，进入下一个循环

5、跑马灯

entityledis

port（clk:

outstd_logic_vector（7downto0））;

architectureledofledis

constants0:

std_logic_vector（1downto0）:

00"

constants1:

01"

constants2:

10"

constants3:

11"

signalpresent:

std_logic_vector（1downto0）;

std_logic_vector（7downto0）;

signalcount:

process（rst,clk）

present<

=s0;

=（others=>

'

elsif（clk'

casepresentis

whens0=>

if（q1="

00000000"

elseif（count="

0111"

count<

00000001"

=s1;

elseq1<

=q1（0）&

q1（7downto1）;

=count+1;

whens1=>

if（count="

=s2;

=q1（6downto0）&

q1（7）;

whens2=>

0011"

00011000"

=s3;

elseq1（7downto4）<

=q1（4）&

q1（7downto5）;

q1（3downto0）<

=q1（2downto0）&

q1（3）;

whens3=>

=q1（6downto4）&

q1（3downto1）;

实验开始，除了最左边的LED灯，其余实验箱上一排LED显示器全都点亮；

然后随着接入CLK触发信号的频率，每一个触发脉冲，灭的灯往右移动一位（原来灭的灯的右边一位灯灭），而原来灭的灯重新点亮；

当最右边一个灯灭了之后，下一个触发脉冲会重置循环，即又开始最左边的灯灭，其余的灯亮。

这样从视觉上就是一个黑点从左侧往右侧不断平移，一次移动一位，到达右侧终端后，黑点再次回到左侧，进入下一个周期。

6、键盘电路

useieee.std_logic_arith.all;

entitykeyboardis

start:

KBCol:

instd_logic_vector（3downto0）;

KBRow:

seg7:

outstd_logic_vector（6downto0）;

scan:

endkeyboard;

architecturebevofkeyboardis

signalsta:

scan<

a:

process（clk）

if（clk'

endprocessa;

b:

casecount（1downto0）is

KBRow<

sta<

1110"

whenothers=>

1111"

endprocessb;

process（clk,start）

ifstart='

seg7<

0000000"

elseif（clk'

casestais

caseKBColis

1001110"

When"

0111101"

1001111"

1000111"

Whenothers=>

1111111"

1110011"

1110111"

0011111"

0110011"

1011011"

1011111"

1110000"

1111110"

0110000"

1101101"

1111001"

endprocessc;

endbev;

将SW1拨到1，按下键盘上相应的按键，如按下5

LED显示按下键位对应的数字

7、LED点阵显示

useieee.std_logic_Unsigned.all;

useieee.std_logic_ARITH.all;

ENTITYdianzhenis

en:

hang:

outstd_logic_vector（15downto0）;

count:

Enddianzhen;

Architecturedianzhenofdianzhenis

signalosc:

signalx:

std_logic_vector（0downto0）;

signaly:

signalcount1:

signalcount2:

std_logic_vector（25downto0）;

signaldata:

std_logic_vector（15downto0）;

signald0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7,d8,d9,d10,d11,d12,d13,d14,d15:

signala0,a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8,a9,a10,a11,a12,a13,a14,a15:

signalc0,c1,c2,c3,c4,c5,c6,c7,c8,c9,c10,c11,c12,c13,c14,c15:

signalb0,b1,b2,b3,b4,b5,b6,b7,b8,b9,b10,b11,b12,b13,b14,b15:

Begin

hang<

=data;

a0<

0000000000000000"

a1<

a13<

a14<

a15<

c0<

c1<

c15<

b0<

b14<

process（osc,en,clk,x,y,count2）

osc<

=notclk;

x<

1"

if（osc='

andosc'

event）then

count2<

=count2+1;

if（count2=100000）then

y<

=y+1;

IF（y="

if（x="

0"

if（en='

ifcount1<

data<

=d0;

count1<

elsifcount1<

=d1;

=d2;

=d3;

=d4;

0101"

=d5;

0110"

=d6;

=d7;

1000"

=d8;

1001"

=d9;

1010"

=d10;

=d11;

1100"

=d12;

=d13;

=d14;

=d15;

elsif（x="

if（y="

=c0;

=c1;

=c2;

=c3;

=c4;

=c5;

=c6;

=c7;

=c8;

=c9;

=c10;

=c11;

=c12;

dat