数 字 电 子 技 术 基 础 大 作 业 业
课程名称：
数字电子技术基础
设计题目：
血型与状态机
院
系：
班
级：
设 计 者：
学
号：
血型逻辑电路设计 一
实验目的
1. 掌握采用可编程逻辑器件实现数字电路与系统的方法。
2. 掌握采用 Xilinx_ISE 软件开发可编程逻辑器件的过程。
3. 学会设计血型能否输血的数字电路。
4. 掌握 Verilog HDL 描述数字逻辑电路与系统的方法。
二
设计要求
1. 采用 BASYS2 开发板开关，LED，数码管等制作验证能否输血的电路。
2. 采用 Xilinx_ISE 软件进行编程、仿真与下载设计到 BASYS2 开发板。
三
电路图
1. 电路模块图（简化）
应用：
2. 内部电路组成（简化）
四
编程
1.源程序 module xuexing(M, N, P, Q, E,F,G,OUT,CTL,clk,bi);
input M;
input N;
input P;
input Q;
input clk;
output E;
output[3:0] F;
output[3:0] G;
output[7:0] OUT;
output[3:0] CTL;
reg E;
reg[3:0] F;
reg[3:0] G;
reg[7:0] OUT;
reg[7:0] OUT1;
reg[7:0] OUT2;
reg[7:0] OUT3;
reg[7:0] OUT4;
reg[3:0] CTL=4"b1110;
output bi;
reg bi;
integer clk_cnt;
reg clk_400Hz;
always @(posedge clk)
//400Hz 扫描信号
if(clk_cnt==32"d100000)
begin
clk_cnt <= 1"b0;
clk_400Hz <= ~clk_400Hz;
end
else
clk_cnt <= clk_cnt + 1"b1;
//位控制
reg clk_1Hz;
integer clk_1Hz_cnt;
//1Hz 发声信号
always @(posedge clk)
if(clk_1Hz_cnt==32"d25000000-1)
begin
clk_1Hz_cnt <= 1"b0;
clk_1Hz <= ~clk_1Hz;
end
else
clk_1Hz_cnt <= clk_1Hz_cnt + 1"b1; always @(posedge clk_400Hz)
CTL <= {CTL[2:0],CTL[3]};
//段控制 always @(CTL)
case(CTL)
4"b0111:
OUT=OUT1;
4"b1011:
OUT=OUT2;
4"b1101:
OUT=OUT3;
4"b1110:
OUT=OUT4;
default:OUT=4"hf;
endcase always @(M or N or P or Q) begin
E=(P&Q)|(~M&~N)|(~M&Q)|(~N&P);
//选择能否输血
case(E)
1:
begin
OUT1=8"b10001001;
OUT2=8"b01100001;
OUT3=8"b01001001;
OUT4=8"b11111111;
bi=clk_400Hz;
end
0:
begin
OUT1=8"b00010011;
OUT2=8"b00000011;
OUT3=8"b11111111;
OUT4=8"b11111111;
bi=clk_1Hz;
end
endcase end always @(M or N or P or Q)
//显示输入输出血型
begin
if(M==1&&N==0)
F=4"b1000;
else if(M==0&&N==1)
F=4"b0100;
else if(M==1&&N==1)
F=4"b0010;
else
F=4"b0001;
end always @(M or N or P or Q)
//显示输入输出血型
begin
if(P==1&&Q==0)
G=4"b1000;
else if(P==0&&Q==1)
G=4"b0100;
else if(P==1&&Q==1)
G=4"b0010;
else
G=4"b0001;
end endmodule
2.管脚定义程序 NET "M" LOC=N3; NET "N" LOC=E2; NET "P" LOC=L3; NET "Q" LOC=P11; NET "E" LOC=B2; NET "OUT[7]" LOC = L14; NET "OUT[6]" LOC = H12; NET "OUT[5]" LOC = N14; NET "OUT[4]" LOC = N11; NET "OUT[3]" LOC = P12; NET "OUT[2]" LOC = L13; NET "OUT[1]" LOC = M12; NET "OUT[0]" LOC = N13; NET "CTL[3]" LOC = K14; NET "CTL[2]" LOC = M13; NET "CTL[1]" LOC = J12; NET "CTL[0]" LOC = F12; NET "clk" LOC=B8; NET "F[3]" LOC=G1; NET "F[2]" LOC=P4; NET "F[1]" LOC=N4; NET "F[0]" LOC=N5; NET "G[3]" LOC=P6; NET "G[2]" LOC=P7; NET "G[1]" LOC=M11; NET "G[0]" LOC=M5; NET "bi" LOC=B6; 五 仿真图
六
下载设计到 2 BASYS2 开发板与实物图
实物图：
附：程序流程：
1. 基本电路设计
用 MN 表示输入血型，PQ 表示受血者血型其中 10 表示 A 型，01 表示 B 型，11 表示 AB 型，00表示 O 型。用 E 表示能否输血，1 表示能，0 表示不能。
M
N N
P P
Q Q
E E
M
N N
P P
Q Q
E E
0 0
0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0
0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0
0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0
0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0
1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0
1 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0
1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0
1 1 1 1 1 1 1 1 1 则卡诺图为：
MN
PQ
00
01
11
10
00
1 0 0 0 01
1 1 0 0 11
1 1 1 1 10
1 0 0 1 表达式为：
E PQ MN MQ NP
则设计一个四输入一输出的电路 其逻辑电路图为
MNPQE
通过此电路图，编写程序，把输入引脚定位到开关上，把输出引脚定位到一个 LED 上便可以完成设计任务。
2. 项目创新
（1）仅使用一个 LED 的亮与灭来表示能否输血效果不明显，为了加入一个更明显显示能否输血的指示，所以就用到了 Basys2 板子上自带的数码管，使其在能够输血时显示 yes，不能输血时显示no。
观察硬件电路图发现，数码管只由一个片选端控制，所有如果使数码管显示不同字母，则需要利用人类的视觉暂留效应进行循环扫描，来使数码管来显示不同的信息。
（2）为了增强能否输血的提示效果，所以加入一个蜂鸣器，用声音提示能否输血。当系统开启切能输血时，蜂鸣器输出一低音震荡，当不能输血时，蜂鸣器输出高音报警，提示不能输血。
（3）在加入蜂鸣器报警与数码管之后，使用 LED 来表示能否输血已经多余，而且别人无法判断输血与受血分别是什么血型，所以把 8 个 LED 分成两组，其中第一组表示输血血型，第二组表示受血血型，第一个灯表示 A 型，第二个灯表示 B 型，第三个灯表示 AB 型，最后一个灯表示 O 型。
时序逻辑电路设计 一
实验目的
1.掌握采用可编程逻辑器件实现数字电路与系统的方法。
2.掌握采用 Xilinx_ISE 软件开发可编程逻辑器件的过程。
3.学会设计状态机时序逻辑电路。
4.掌握 Verilog HDL 描述数字逻辑电路与系统的方法。
二
设计要求
1.采用 BASYS2 开发板开关，LED，数码管等制作验证能否输血的电路。
2.采用 Xilinx_ISE 软件进行编程、仿真与下载设计到 BASYS2 开发板。
三
电路图
1.电路模块图
2.内部电路组成
四
编程
1.源程序 module Shixu(clk,op,din,B,C,D,E,F,G,H,I,BI,OUT,CTL);
input clk;
input din;
output BI,op;
output[7:0] OUT;
output[3:0] CTL;
output B,C,D,E,F,G,H,I;
reg[7:0] OUT;
reg[7:0] OUT1;
reg[7:0] OUT2;
reg[7:0] OUT3;
reg[7:0] OUT4;
reg[3:0] CTL=4"b1110;
reg B,C,D,E,F,G,H,I;
reg[1:0] current_state,next_state;
reg op,BI;
parameter S0=2"b00,S1=2"b01,S2=2"b10,S3=2"b11;
reg clk_1Hz,clk_400Hz;
integer clk_1Hz_cnt,clk_cnt;
always @(posedge clk)
if(clk_1Hz_cnt==32"d25000000-1)
begin
clk_1Hz_cnt <= 1"b0;
clk_1Hz <= ~clk_1Hz;
end
else
clk_1Hz_cnt <= clk_1Hz_cnt + 1"b1;
always @(posedge clk)
if(clk_cnt==32"d100000)
begin
clk_cnt <= 1"b0;
clk_400Hz <= ~clk_400Hz;
end
else
clk_cnt <= clk_cnt + 1"b1;
reg clk_05Hz;
integer clk_05Hz_cnt;
always @(posedge clk)
if(clk_05Hz_cnt==32"d50000000-1)
begin
clk_05Hz_cnt <= 1"b0;
clk_05Hz <= ~clk_05Hz;
end
else
clk_05Hz_cnt <= clk_05Hz_cnt + 1"b1;
reg clk_2Hz;
integer clk_2Hz_cnt;
always @(posedge clk)
if(clk_2Hz_cnt==32"d12500000-1)
begin
clk_2Hz_cnt <= 1"b0;
clk_2Hz <= ~clk_2Hz;
end
else
clk_2Hz_cnt <= clk_2Hz_cnt + 1"b1;
reg clk_4Hz;
integer clk_4Hz_cnt;
always @(posedge clk)
if(clk_4Hz_cnt==32"d6250000-1)
begin
clk_4Hz_cnt <= 1"b0;
clk_4Hz <= ~clk_4Hz;
end
else
clk_4Hz_cnt <= clk_4Hz_cnt + 1"b1;
reg clk_40Hz;
integer clk_40Hz_cnt;
always @(posedge clk)
if(clk_40Hz_cnt==32"d1250000-1)
begin
clk_40Hz_cnt <= 1"b0;
clk_40Hz <= ~clk_40Hz;
end
else
clk_40Hz_cnt <= clk_40Hz_cnt + 1"b1; always @(posedge clk_400Hz)
CTL <= {CTL[2:0],CTL[3]}; always @ (posedge clk_05Hz)
begin
current_state<=next_state;
end always @(CTL)
case(CTL)
4"b0111:
OUT=OUT1;
4"b1011:
OUT=OUT2;
4"b1101:
OUT=OUT3;
4"b1110:
OUT=OUT4;
default:OUT=4"hf;
endcase always @(current_state or din)
begin
case(current_state)
S0:
begin
op=0;
B=1;C=1;D=0;E=0;
F=0;G=0;H=0;I=0;
OUT1=8"b01001001;
OUT2=8"b00000011;
OUT3=8"b11111111;
OUT4=8"b00000011;
BI=clk_1Hz;
if(din==0)
next_state=S0;
else
next_state=S1;
end
S1:
begin
op=0;
B=0;C=0;D=1;E=1;
F=0;G=0;H=0;I=0;
OUT1=8"b01001001;
OUT2=8"b10011111;
OUT3=8"b11111111;
OUT4=8"b00000011;
BI=clk_2Hz;
if(din==0)
next_state=S0;
else
next_state=S2;
end
S2:
begin
op=0;
B=0;C=0;D=0;E=0;
F=1;G=1;H=0;I=0;
OUT1=8"b01001001;
OUT2=8"b00100101;
OUT3=8"b11111111;
OUT4=8"b00000011;
BI=clk_4Hz;
if(din==0)
next_state=S0;
else
next_state=S3;
end
S3:
begin
op=1;
B=0;C=0;D=0;E=0;
F=0;G=0;H=1;I=1;
OUT1=8"b01001001;
OUT2=8"b00001101;
OUT3=8"b11111111;
OUT4=8"b10011111;
BI=clk_40Hz;
if(din==0)
begin
next_state=S0;
end
else
next_state=S3;
end
default:
begin
op=0;
B=1;C=1;D=0;E=0;
F=0;G=0;H=0;I=0;
next_state=S0;
end
endcase end endmodule 2.管脚定义程序 NET "din" LOC=N3; NET "op" LOC=C6; NET "B" LOC=G1; NET "C" LOC=P4; NET "D" LOC=N4; NET "E" LOC=N5; NET "F" LOC=P6; NET "G" LOC=P7; NET "H" LOC=M11; NET "I" LOC=M5; NET "clk" LOC=B8; NET "BI" LOC=B6; NET "OUT[7]" LOC = L14; NET "OUT[6]" LOC = H12; NET "OUT[5]" LOC = N14; NET "OUT[4]" LOC = N11; NET "OUT[3]" LOC = P12; NET "OUT[2]" LOC = L13; NET "OUT[1]" LOC = M12; NET "OUT[0]" LOC = N13; NET "CTL[3]" LOC = K14; NET "CTL[2]" LOC = M13; NET "CTL[1]" LOC = J12; NET "CTL[0]" LOC = F12; 五
仿真图
六
下载设计到 2 BASYS2 开发板与实物图
实物图：
附：为了更好的说明各状态，我对蜂鸣器加入了不同的发声频率区分。
七
实验结论
经实验验证，此程序可以完成预期要求，完成特定任务。
八
心得体会
本次大作业让我熟悉了开发板的使用与可编程逻辑器件的应用，我了解了如何设计开发一个 FPGA逻辑电路的流程，我以后懂得了可以使用 FPGA 来完成以后的一些工作，对我有很大的帮助。
国 家开放 大学( 中央广播电视大学) 《国家开放大学学习指南》 课程教学大纲 第一部分
大纲说明
一、课程性质与任务 《国家开放大学学习指南》是国家开放大学（中央广播电视大学）在本、专、一村一所有专业的一年级第一学期开设的、起到基础导学作用的一门统设必修课。
课程任务是：以完成学习任务的过程为导向，从学习者如何完成国家开放大学规定的专业学习任务的角度，让学习者学会如何完成一门课程的学习、一个专业的学习，同时描述国家开放大学基本的学习方式，说明国家开放大学的学习环境，解释国家开放大学学习平台上基本术语的涵义，使学生能使用学习平台的基本工具辅助完成学习活动，并且了解国家开放大学学生相关事务与管理规定。使学生初步具备利用现代远程技术在国家开放大学进行学习的能力。
二、先修课要求 无 三、课程的教学要求 理解国家开放大学课程、专业平台，熟练基本的远程技术学习操作技能，掌握远程学习的学习方法，较好利用国家开放大学资源和学习支持服务。
四、课程的教学方法和教学形式建议 1.本课程的特点是：网络课程完善、课程内容新、课程形式丰富、实践性强、涉及面广，因此建议通过网络，在计算机教室（或计算机多媒体教室）进行授课、答疑和讨论。讲授与实践统一考虑。
2.为加强和落实动手能力的培养，应保证上机机时不少于本教学大纲规定
的学时。
3.对于重要概念、关键技能和方法等问题可辅以网上答疑讨论的形式。
五、教学要求的层次 课程的教学要求大体上分为三个层次：了解、理解和掌握。
1. 了解：能正确判别有关概念和方法。
2. 理解：能正确表达有关概念和方法的含义。
3. 掌握：在理解的基础上加以灵活应用。
第二部分
教学媒体与教学过程建议 一、课程教学总学时数、学分数 课程教学总学时数为 18 学时，1 学分。其中网络课程为 13 学时，课堂练习和实验为 5 学时。
二、 课程呈现方式 课程以网络课程为主，这是学生学习的主要媒体形式，因此课程呈现方式以视频、动画为主，配以必要的文字说明，每段视频、动画不超过 8 分钟。视频以学习发生的场景为主，也可以是学生访谈，体现一定交互性。课程内容可以在手机、PAD、计算机、电视等多种终端上呈现。
根据课程呈现方式，课程要做到只选取完成国家开放大学学习的必备知识，摈弃过多的理论知识，尽可能简捷。实用、方便、模块化设计，基于问题、案例形式呈现。概念清晰、条理分明、深入浅出、便于自学。在内容上
要紧密围绕培养目标，突出重点、兼顾一般，反映当代最新技术及应用。
三、主要教学媒体的使用与学时分配 章节 序号 教学内容 网络课程学时 课堂练习和 实验学时 1 认识国家开放大学 3 1 2 完成专业学习 3 1 3 完成课程学习 3 1 4 网上学习操作技能 2 1 5 学生事务服务 2 1 合计 13 5 四、考核 本课程采用上机操作的考核方式，100%国家开放大学考核。开放教育的学生应严格执行该课程的有关考核文件。
第三部分
教学内容和教学要求 1 、学习活动一：认识国家开放大学（3 学时）
【 教学内容】
】：
：
任务一
走进国家开放大学
（一）基本介绍 介绍国开的历史，办学模式，提供的学科门类等。
（二）案例导入
由国家开放大学的学生讲述参加国家开放大学学习的体会与收获（由学生讲，把国家开放大学学习的特点和优势讲出来，包括学习时间、学习方式等等。）
（三）国家开放大学的学习环境 1.在线学习平台； 2.教师（教师群体与角色）； 3.学习者（个人角色与学习小组创建）； 4.学习资源（文字教材、录像、网络课程、流媒体资源、全媒体数字教材、小课件等）； 5.学习活动（网上教学活动、论坛讨论）； 6.支持服务（获得途径：面对面的服务、电话、短信、电子邮件、网上论坛、在线即时答疑系统）； （四）拓展内容 报名渠道，获得学习资源，买书，有困难时候如何寻求帮助。
任务二
如何有效学习 （一）学习策略 1.纸质学习和电子学习的认知策略； 2.制定计划、自我监控与调节； 3.学习时间管理、学习资源与环境利用、互动空间与手段（QQ 群、课程论
坛、学习空间）、学业求助策略。
（二）学习方式 1.自学（自己阅读学习资源，做测试与练习）； 2.听讲（听看讲课视频或音频、面授）； 3.体验； 4.探究； 5.问题解决； 任务三
学前准备 了解并完成一些学前准备工作，从学习方法、知识储备、计算机技能、学习环境等多方面了解自身的情况，为日后学习奠定基础。
【 教学要求】
】：
：
了解：国家开放大学的基本介绍，教学环境； 掌握：国家开放大学的学习策略与方式； 掌握：在国家开放大学进行学习的学前准备； 2 、学习活动 二 ：完成专业学习（3 学时）
【 教学内容】
】：
：
任务一
走进专业 1．专业概况、 专业培养方案及实施细则，专业学习的知识、能力要求。
2．本专业师资队伍、学生概况、毕业生风采。
任务二
专业学习过程和 评价 1. 本专业的学习过程及主要环节
2.该专业与社会证书或社会考试的接轨，学分互换等问题。
任务三
学位授予及其他
1.申请学位相关要求。
2.了解转专业、转学等相关政策。
【 教学要求】
】：
：
了解：国家开放大学的专业概况及师生概况； 掌握：国家开放大学专业学习过程及主要环节 了解：国家开放大学的学位授予资格、转学与转专业相关要求
3 、学习活动 三 ：完成课程学习（3 学时）
【 教学内容】
】：
：
任务一
选择课程 通过学习风格测试、咨询学业顾问、体验课程学习，进一步明确个人的学习要求，找到自己需要学习的课程组合。
1．搜索课程； 2．了解课程； 3．体验课程。
任务二
课程学习 从国家开放大学学习指南课程入手，完成各学习任务，制定学习计划，并最终拿到国家开放大学学习指南课程的单科结业证书。
1．浏览与订阅资源；
2．参加面授辅导； 3．完成作业； 4．参加学习活动； 5．参加考试； 6．参加实践活动； 7．单科结业； 8．课程评价要求（如形考、终考、网考等具体要求）。
拓展内容：非学历课程学习、面授安排、学习积分等。
任务三
互动与分享
协作学习；知识分享；校友互助。
【 教学要求】
】：
：
了解：国家开放大学的课程及如何选择课程； 理解：如何协作学习、知识分享、校友互助； 掌握：如何取得国家开放大学的单科课程结业； 4 、学习活动四：网上学习操作技能（2 学时）
【 教学内容】
】：
：
任务一
上网基本技能 （一）基本网上技能 1.打开特定网站（网址或链接）； 2.浏览网页、返回网页；
3.使用搜索引擎； 4.网上下载文件。
（二）基本电子邮件技能 1.电子邮箱的出现、注册电子邮箱 2.收取、阅读电子邮件； 3.发送电子邮件、上传附件。
任务二
网上学习操作 （一）学习平台 1.登陆与忘记密码 2.栏目导航与页面布局； 3.文本课件下载与浏览； 4.视频在线观看与下载； 5.提交作业； 6.参与讨论。
（二）学生空间 任务三
常用工具 （一）浏览器 1.IE; 2.360; 3.QQ。
（二）搜索引擎
1.Google; 2.Baidu; 3.Sogou。
（三）下载及解压缩工具 1.迅雷； 2.电驴； 3.WinRAR。
（四）文本显示、影音播放工具 1.MS Word; 2.MS Powerpoint; 3.POF; 4.Media Player; 5.KMPlayer; 6.暴风影音。
（五）交流工具 1.QQ; 2.微博； 3.微信； 4.论坛。
【 教学要求】
】：
：
了解：上网基本技能；
理解：常用的网络工具； 掌握：国家开放大学网上学习的基本操作； 5 、学习活动五：学生事务服务（2 学时）
【 教学内容】
】：
：
任务一
了解开放教育学生事务服务 （一）学生事务服务的机构 1.学生工作处（部）、其他部门下设的学生科、其他形式； 2.机构的系统性、分级设立（组织结构图）。
（二）学生事务服务的内容 1. 评优； 2. 奖助学金； 3. 学生活动； 4. 虚拟学生社区 5. 其他个性化服务 （三）学生事务服务的方式 1. 面对面的服务； 2. 网上服务； 3. 手机服务（短信、微信、微博）。
任务二
如何获 得奖励 （一）奖助学金
1．国家开放大学总部的奖学金 （1）奖学金的种类：国家开放大学奖学金、 “希望的田野”奖学金、残疾人教育阳光奖学金、士官奖学金。
（2）四类奖学金的区别 （3）具备什么条件可以申请奖学金？ （4）奖学金的评审过程是什么？ （5）获得奖学金的学生案例展示 2. 国家开放大学总部的助学金 3. 国家开放大学分部的奖助学金 （1）总体开展情况 （2）部分奖助学金的案例介绍 （二）学生评优 1.国家开放大学总部的评优项目：优秀毕业生 （1）具备什么条件可以申请优秀毕业生？ （2）优秀毕业生的评审过程是什么？ （3）通过哪些渠道了解优秀毕业生的开展情况？（学校网站、海报、老师通知等）
（4）优秀毕业生案例展示。
2.开放大学各分部的评优项目 （1）整体介绍 （2）个别案例展示
优秀学生、优秀学生干部、优秀学习小组、网上学习之星等。
任务三 三
如何参加学生活动 （一）丰富多彩的学生活动 1. 国家开放大学总部的学生活动； 2. 国家开放大学分部的学生活动； （二）多样化的学生组织 1. 学生会 2. 学生社团 3. 校友会； 任务四 四
如何寻求帮助 1．远程接待中心简介 2. 获取帮助的途径 （1）电话 （2）在线即时答疑系统 （3）短信 （4）电子邮件 （5）网上论坛 （6）其他 【 教学要求】
】：
：
了解：开放教育学生事务服务及如何参与；
理解：国家开放大学的奖惩规定； 掌握：如何解决学习过程中的困难；