北邮数电实验电子沙漏实验报告

数字电路与逻辑设计实验报告

选题：电子沙漏的设计与实现 班级： 学号： 姓名： 序号：

2014年11月12日

一、任务要求： 1、相关知识：

沙漏是一种古老的计时工具，也是一种玩具。电子沙漏用发光二极管表示沙粒，模拟沙漏的运动过程。电子沙漏会像真正的沙漏一样，上部的沙粒（点亮的发光二极管）一粒一粒往下掉，下部的沙粒一粒一粒堆起来。 在结构上，两组各16 个发光二极管分别排列成为两个三角形，如图1 所示。其中：VD0 ～VD15位于上部，排列成倒三角形；VD0'～VD15'位于下部，排列成正三角形。两个三角形的顶尖相对，组成沙漏形状。当上部有一个发光二极管熄灭时，相应地下部就有一个发光二极管点亮，模拟了沙粒的运动。

2、基本要求：

① 采用8*8双色点阵显示电子沙漏的开机界面，如图2所示。其中红色LED代表沙漏的上半部分沙粒VD0～VD15，绿色LED代表沙漏的下半部分VD0'～VD15'。

② 用拨码开关SW1模拟重力感应器。当SW1为低电平时，沙粒从VD0～VD15向VD0'～VD15'移动；当SW1为高电平时，沙粒从VD0'～VD15'向VD0～VD15移动。

③ 按键BTN0作为计时启动停止按键，启动后沙粒即可按照SW1设定的方向移动，以SW1为低电平时为例，LED移动的顺序与对应关系如图3的1～16所示（若SW1为高电平，则点阵显示移动顺序为16～1）。每颗沙粒的移动时间为1秒，当移动到图3的16时，若SW1仍为低电平，则保持沙粒不动，但计时继续，直到SW1的电平发生变化或者BTN0计时停止。

④ 设计实现一个60秒计时器，当按键BTN0启动时开始工作，用于在沙粒移动过程中进行计时校准，并用数码管DISP0～DISP1显示计时结果。

3、提高要求：

① ② ③ ④ ⑤

可以调节控制电子沙漏的流动速度。 用多种方式呈现电子沙漏界面。

自行设定沙粒的移动路径，显示每颗沙粒的移动过程。 外接重力感应器，实现真实的电子沙漏功能。 自拟其它功能。

二、系统设计：

总体框图：

时钟

防抖模块 输入 主程序 译码模块 输出译码 数码管、点阵显示 分块设计：

① 输入模块：由btn按钮和拨码开关构成。采用序列存储的方式存储相应的输入。

② 输入译码模块：将输入的符号序列转化成先用状态，以便选取对应的计算方法；将输入的8421bcd码转化成相应的两位十进制数。

③ 数码管、点阵显示模块：将寄存器内的数进行输出到数码管上。

④ 防抖模块：在用按键输入时，所得到的信号可能 会有抖动，因此加入此抖动电路。

流程图：

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