北邮数电综合实验报告.pdf

北京邮电大学 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 ____ 1 / 26 北京邮电大学 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。（具体思路由单独模块中介绍） 原理图由多个模块组装而成，总原理图如下： 2 / 26 北京邮电大学 图2 总原理图 通过对源程序的编译可得到该程序框图的资源利用率，为61% 。资源利用图如下： 图3 总资源利用率图 三．模块功能介绍 (一) 音乐控制模块 图4 音乐控制模块图 3 / 26 北京邮电大学 图5 音乐控制模块原理图 1) 开机需要音乐，给定的一段开机音乐它是由音符组成的，而每个音符是 有固定的频率，通过分频器，得到每个音符所对应的频率，经过板子上 beep 就能够发出相应的音符。我所设定的开机音乐为《两只老虎》，它的 简谱如下： 图6 《两只老虎》简谱图 观察简谱可以发现，它所用的音符有1、2、3、4 、5、6、5 （低音5 ），所以 查阅网络找到每个音符的频率，通过分频器计算得到它们的分频系数。 图7 音符的分频系数图 4 /