流水灯实训报告

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实训项目（一） 流水灯 1. 实验目的通过此实验让用户进一步了解、熟悉和掌握CPLD/FPGA开发软件的使用方法及Ver－ilog HDL的编程方法;学习简单时序电路的设计和硬件测试.2. 实验内容本实验的内容是建立可用与控制LED流水灯的简单硬件电路,要求在SmartSOPC实验箱上实现LED1-LED8发光二极管流水灯显示.3. 实验原理(1) 在引脚上周期性地输出流水数据,如原来输出的数据是11111100则表示点亮LED1、LED2.流水一次后,输出数据应该为11111000,而此时则应点亮LED1~LED3三个LED发光二极管,这样就可以实现LED流水灯.为了观察方便,流水速率最好在2Hz左右.在QuickSOPC核心板上有一个48MHz的标准钟源,该时钟脉冲CLOCK与芯片的28脚相连.为了产生2Hz的时钟脉冲,在此调用了一个分频模块,通过修改分频系数来变改输出频率.当分频系数为24×10时,输出即为2Hz的频率信号.(2) int_div分频模块说明: int_div模块是一个占空比为50%的任意整数分频器.输入时钟为clock,输出时钟为clk_out.其中F_DIV为分频系数,分频系数范围为1~2N(n=F_DIV_WIDTH).若要改变分频系数,则改变参数F_DIV和F_DIV_WIDTH到相应范围即可.在本例中输入时钟频率为48MHz,要得到2Hz的信号,分频系数应为48×10/2=24×10.对于分频系数为24×10的数需要一个25位宽的计数器.在以后的实验中还会多次用到这个模块,用户可以分析它的基本原理.4. 实验步骤(1) 启动QUARTUSⅡ建立一个空白工程,然后命名为.(2) 新建VerilogHDL源程序文件ledwater.v,输入程序代码并保存,然后进行综合编译.若在编译过程中发现错误,则找出并更正错误,直到编译成功为止.(3) 从设计文件创建模块,由ledwater.v生成名为ledwater.bsf的模块符号文件.(4) 将光盘中EDA_component目录下的int_div.bsf和int_div.v拷贝到工程目录.(5) 新建图形设计文件命名为led_wter.bdf在空白处双击鼠标左键,在sym-bol对话框左上脚的的Iibraries中,分别将projet下的ledwater和int_div模块放在图形文件ed_wter.bdf中,加入输入、输出引脚,双击各引脚符号,进行引脚命名.将与ledwater模块led[7..0]连接的引脚命名为led[7..0],与int_div模块clock连接的引脚命名为clock. int_div模块的clk_out与ledwater模块的clk相连接.双击int_div的参数框,并修改参数,将F_DIV的值改为24000000, F_DIV_WIDTH的值改为25,单击“确定”按扭保存修改的文件的参数如果led_water.bdf中部能看到参数设置框，可在空白处右击鼠标，选择Show Parameter Assignments命令来显示参数设置框。(6) 选择目标器件并对相应的引脚进行锁定，正在这里所选择的器件为Altera公司Cyclone系列的EP 1C6Q240C8芯片，引脚锁定方法如表3.1所列。将未使用的引脚设置为三态输入（一定要设置，否则可能会损坏芯片）。 表3.1 引脚锁定方法 信号引脚 信号引脚1C61C12EDA1C61C12EDALed[0]505050led[5]474747led[1]535353led[6]484848led[2]545454led[7]494949led[3]555555clock282828led[4]176176176 (7) 将led_water.bdf设置为顶层实体。对该工程文件进行全程编译处理，若在编译过程中发现错误，则找出并更正错误，直至编译成功为止。(8) 最后将跳线短接帽跳接到smartSOPC实验箱上JP6的LED0~LED7，使LED1~LED8 分别与FPGAD的引脚50、53~55、176和47~49相连。将AlteraByteBlasterⅡ下载电缆的两端分别接到PC机的打印机并口和QuickSOPC核芯板上的JTAG下载口上，打开电源，执行下载命令，把程序下载到FPGA器件中，此时，即可在smartSOPC实验箱上看到流水灯。(9 更改分频模块(int_div)的分频系数，并重新编译下载，观察流水灯的变化。 5. 实验参考程序 程序清单3.2ledwater.v Module ledwater(led,clk); //模块名ledwaterOutput[7:0]led; //定义LED输出口Input clk; //定义时钟输入口Reg[8:0] led_r; //定义输出寄存器Assign led=led_r[7:0]; //寄存器输出always@(posedge clk) //在时钟上升沿触发进程beginled_r=led_r1; //是，则输出左移一位if(led_r==9`d0) //循环完毕吗？led_r=9`b11111111; //是，则重新赋初值endendmodule 6. 日积月累(1) 思考：如何实现左流水灯或其他花样流水呢?用户自己动手试试。(2) REG数据类型：由两大类数据类型，线网类型和寄存器类型。REG是最常见的寄存器类型，形式如下：REG[msb:lsb]reg1,reg2,…regN;其中，msb和lsb定义了范围，并且均匀为常数值表达式。范围定义是可以选的。如果没有定义范围，默认值为1位寄存器。 reg数据类型的默认初始值是不定值X，它可以赋正值，也可以赋负值。当一个reg类型数据是一个表达式中的操作数时，他的值被当作是无符号值，即正值(如意个4)为寄存器被赋值-1，则在表达式中进行运算时，其值被认为是+15)。 reg型只表示被定义的信号将用在always块内，理解这一点很重要。并不是说reg 型信号一定是寄存器或触发器的输出。虽然reg型信号常常是寄存器或触发器的输出，但并不一定总是这样，只有在时序逻辑中他对应的才是寄存器，而在组合逻辑中他则表达一个节点。(3)按照上述管工程进行编译，会出现“warning: found pins functioning as undefined clocks and/or memory enables Info: Assuming node ”clock” is an undefined clock”的警告，大概意思是指发现clock节点没有定义成时钟信号。消除这个警告的方法如下： ①选择assignments→timing settings命令，在弹出的对话框中的clockseteings选项区中选中settingsfor individual clock signals项。 ②对clocks进行设置，在弹出的对话框中单击按钮添加节点，按图中所示进行设置。图中requiredfmax 为系统需求的最大时钟频率，在这里填50HZ即可。 ③设置好之后连续单击OK按钮保存设置，最后再进行编译，原先的warning就会消除。以上的操作是将“clock”加入时钟域。如果“clock”不是一个时钟信号，可将设置属性改为“not a clock ”,也可以消除warning。

单片机流水灯C语言程序（8个灯，依次点亮每个灯，延时500MS）

1、用精确定时的方法，设置流水灯运行时的时间间隔，延时时间为500MS。

2、#include "reg51.h"首先写出单片机的头函数。

3、#include "intrins.h"输入位移函数。

4、unsigned int count=0,led;定义函数。

5、输入主函数，定义单片机的端口，写入延时函数。

6、中断跳转，使流水灯运行起来。

如何用单片机做流水灯

因为电路用单片机控制，所以电路非常简洁。其电路原理图见下图，印制板图如下图所示。

电路的核心部分是AT89C2051单片机，前面提到它有Pl和P3两组I/O口，我们这里只用到Pl口，共8个引脚。图中Cl、R9组成典型的上电复位（即在加电时单片机复位）电路，XTAL、C2、C3与AT89C2051片内振荡电路组成时钟振荡器。值得注意的是，C2、C3的容量不能与图中数值偏差太大，否则可能引起不起振或振荡不稳定。XTAL的频率可以在4-20MHz之间，不过，频率的变化会导致程序运行速度的变化，这样就需要调整延时子函数的参数。事实上，不调整参数亦可，只是此时延迟时间不再是1秒，其延迟时间会随着XTAL频率的降低而增加。

二、软件部分

本程序包含两个函数，一个是主函数，另一个是延时子函数。源程序如下（为了便于讲解，我们为每行程序加上了编号）：

程序各行作用如下：

00行：把AT89C2051的头文件“AT89x051．H”包含进来。

01行：声明Delay（）延时子函数，该函数有一个无符号整型参数k，同时函数前面的void表明函数不返回函数值。

02行：延时子函数的开始，同时声明两个无符号整型变量i和j。

不过请注意，这里没有象上期的程序一样，把表示函数开始的“{”单独成行，而是把下一行写在一起了。事实上，写C程序的时候，可以把多行写作一行，C编译器只要遇到分号就认为是一行语句的结束。

当然，我们不能因为C程序有这个特点，就随意把多行合作一行书写，实际书写C程序的时候，还是要养成良好的程序书写习惯，按照约定俗成的原则来书写。

03行：声明for（）循环。这个循环的初始条件是i=0，终止条件是i＜k，循环计数是每循环一次，用手计数的变量i加1。因此，这个循环的循环次数就是k次。这样，只要改变k的值（即改变Delay（）延时子函数的参数k的值），就可以很容易地控制循环次数，从而获得不同的延时时间。

04行：声明嵌套在03循环中的一个新的for（）循环，这个循环与上一个循环相似，其循环次数是120次。本循环与上一个循环嵌套后，使得总的循环次数达120×k次。

05行：第一个分号，表示L条空语句，占用一个机器时间，以实现延时的目的。后面的两个“}”中，第一个“}”是04行for（）循环的结束标志，程序遇到它时，将自动返回04行，使用于循环计数的变量j加1，同时判断j是否小于120，如果否，则转入05行；第二个是03行for（）循环的结束标志，程序遇到它则会返回03行