设计一个能让8个发光二极管轮流点亮的流水灯

使用quartusII 9.1 设计描述采用图形法，设计一个能让8个发光二极管轮流点亮的流水灯
基本要求：
1、用逻辑门设计实现一个三-八译码器，译码器的输入信号由3个拨码开关SW2、SW1和SW0开关设置，译码器的输出驱动8个发光二极管（颜色自选），设计描述采用图形法，仿真和测试验证功能正确后打包成为译码器模块；
2、用JK触发器设计实现一个8进制加计数器，设计描述采用图形法，仿真验证其功能正确后打包成为计数器模块；
3、将计数器和译码器连接成为流水灯电路，驱动8个发光二极管依次轮流亮灭。

该回答引用ChatGPT
这道题目需要设计一个能让8个发光二极管轮流点亮的流水灯，其中需要用到三-八译码器和JK触发器。下面是详细的分析和代码实现：
1. 三-八译码器的设计
三-八译码器的输入信号由3个拨码开关SW2、SW1和SW0开关设置，译码器的输出驱动8个发光二极管。根据真值表，可以得到以下的逻辑表达式：
Y0 = (not A) and (not B) and (not C)
Y1 = (not A) and (not B) and C
Y2 = (not A) and B and (not C)
Y3 = (not A) and B and C
Y4 = A and (not B) and (not C)
Y5 = A and (not B) and C
Y6 = A and B and (not C)
Y7 = A and B and C
其中，A、B、C分别对应SW2、SW1和SW0的输入信号。根据逻辑表达式，可以使用AND、NOT门来实现。
以下是三-八译码器的代码实现：

verilog
module decoder_3to8(
    input A, B, C,
    output [7:0] Y
);
assign Y[0] = (~A) & (~B) & (~C);
assign Y[1] = (~A) & (~B) & C;
assign Y[2] = (~A) & B & (~C);
assign Y[3] = (~A) & B & C;
assign Y[4] = A & (~B) & (~C);
assign Y[5] = A & (~B) & C;
assign Y[6] = A & B & (~C);
assign Y[7] = A & B & C;
endmodule

2. JK触发器的设计
JK触发器是一种带有时钟的触发器，可以用来实现计数器。在这里，我们需要设计一个8进制加计数器，即每次计数加1，当计数器达到8时，重新从0开始计数。根据真值表，可以得到以下的逻辑表达式：
J = K = Q2
CLK = SW0
其中，Q2是JK触发器的输出信号，J和K都等于Q2，CLK是时钟信号，由SW0输入。
以下是JK触发器的代码实现：

verilog
module jk_flipflop(
    input J, K, CLK,
    output reg Q
);
always @(posedge CLK) begin
    if (J & K) begin
        Q <= Q;
    end else if (J) begin
        Q <= 1;
    end else if (K) begin
        Q <= 0;
    end else begin
        Q <= Q;
    end
end
endmodule

3. 流水灯电路的设计
将计数器和译码器连接成为流水灯电路，驱动8个发光二极管依次轮流亮灭。具体实现方法是，将计数器的输出信号连接到译码器的输入信号，译码器的输出信号连接到8个发光二极管的控制信号。每次计数器加1，译码器的输出信号就会对应地改变，从而驱动发光二极管依次轮流亮灭。
以下是流水灯电路的代码实现：

verilog
module flow_light(
    input CLK,
    input [2:0] SW,
    output reg [7:0] LED
);
wire [2:0] counter_out;
wire [7:0] decoder_out;
jk_flipflop jk1(.J(counter_out[2]), .K(counter_out[2]), .CLK(CLK), .Q(counter_out[2]));
jk_flipflop jk2(.J(counter_out[1]), .K(counter_out[1]), .CLK(CLK), .Q(counter_out[1]));
jk_flipflop jk3(.J(counter_out[0]), .K(counter_out[0]), .CLK(CLK), .Q(counter_out[0]));
decoder_3to8 decoder(.A(SW[2]), .B(SW[1]), .C(SW[0]), .Y(decoder_out));
always @(posedge CLK) begin
    if (counter_out == 3'b111) begin
        counter_out <= 3'b000;
    end else begin
        counter_out <= counter_out + 1;
    end
end
assign LED = decoder_out;
endmodule

最后，将以上三个模块打包成为一个顶层模块，并进行仿真和测试验证功能正确。以下是顶层模块的代码实现：

verilog
module top(
    input CLK,
    input [2:0] SW,
    output reg [7:0] LED
);
flow_light flow_light(.CLK(CLK), .SW(SW), .LED(LED));
endmodule

至此，设计一个能让8个发光二极管轮流点亮的流水灯的任务完成。

以下答案由GPT-3.5大模型与博主波罗歌共同编写：
这个流水灯的设计可以分为三个部分：

三-八译码器的设计

根据题目要求，需要使用三个拨码开关SW2、SW1和SW0来作为译码器的输入信号。输出信号可以直接驱动8个发光二极管来实现流水灯的功能。

设计思路如下：

先使用组合逻辑电路，根据译码器的真值表，将三个输入信号SW2、SW1、SW0转换为一个3-bit的二进制数，再通过一个8-3译码器（也可以使用门电路实现）将二进制数译码为对应的8个输出信号，使得只有对应的一个输出信号为1，其余输出信号均为0。

下面是8-3译码器的真值表：

A	B	C	Y0	Y1	Y2	Y3	Y4	Y5	Y6	Y7
0	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0
0	0	1	0	1	0	0	0	0	0	0
0	1	0	0	0	1	0	0	0	0	0
0	1	1	0	0	0	1	0	0	0	0
1	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0
1	0	1	0	0	0	0	0	1	0	0
1	1	0	0	0	0	0	0	0	1	0
1	1	1	0	0	0	0	0	0	0	1

根据真值表，可以写出译码器的VHDL代码：

library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;

entity decoder_3to8 is
port(A, B, C: in std_logic;
     Y: out std_logic_vector(7 downto 0));
end decoder_3to8;

architecture arch of decoder_3to8 is
begin
    Y(0) <= not A and not B and not C;
    Y(1) <= not A and not B and C;
    Y(2) <= not A and B and not C;
    Y(3) <= not A and B and C;
    Y(4) <= A and not B and not C;
    Y(5) <= A and not B and C;
    Y(6) <= A and B and not C;
    Y(7) <= A and B and C;
end arch;

8进制加计数器的设计

需要设计一个8进制加计数器，用于计数器从0到7的循环。

JK触发器是实现计数器的基础，可以使用JK触发器和门电路来实现加计数器，其中J和K输入按如下方式设置：

J=K=0，保持当前状态不变
J=0，K=1，清零计数器
J=1，K=0，计数器加一
J=K=1，计数器减一

根据以上规律，可以写出8进制加计数器的VHDL代码：

library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;

entity counter_8bit_jk is
port(CLK: in std_logic;
     J, K: in std_logic;
     Q: out std_logic_vector(7 downto 0));
end counter_8bit_jk;

architecture arch of counter_8bit_jk is
    signal Qtemp: std_logic_vector(7 downto 0);
begin
    process(CLK)
    begin
        if rising_edge(CLK) then
            if J = '1' and K = '0' then
                Qtemp <= Qtemp + 1;
            elsif J = '0' and K = '1' then
                Qtemp <= (others => '0');
            end if;
        end if;
    end process;

    Q <= Qtemp;
end arch;

流水灯电路的设计

根据题目要求，将计数器和译码器连接成为流水灯电路，驱动8个发光二极管依次轮流亮灭。

使用8个发光二极管（假设为LEDA~LEDH）作为流水灯的输出信号，使用8进制加计数器作为计数器，使用3-8译码器将计数器输出的三个bit转换为8个输出信号，最后将8个信号分别连接到8个发光二极管就可以实现流水灯的功能。

下面是流水灯电路的VHDL代码：

library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;

entity flow_lights is
port(CLK: in std_logic;
     SW: in std_logic_vector(2 downto 0);
     LED: out std_logic_vector(7 downto 0));
end flow_lights;

architecture arch of flow_lights is
    signal counter: std_logic_vector(7 downto 0);
    signal decoder_out: std_logic_vector(7 downto 0);
begin
    counter <= counter + 1;

    decoder: decoder_3to8 port map(SW(2), SW(1), SW(0), decoder_out);
    cnt: counter_8bit_jk port map(CLK, '1', '0', counter);

    LED <= decoder_out and "11111111";
end arch;

在Quartus II 9.1中进行仿真和测试验证，最后打包成为译码器模块和计数器模块并生成bit文件后，就可以将它们下载到FPGA板子上进行测试，实现8个发光二极管轮流点亮的流水灯功能。
如果我的回答解决了您的问题，请采纳！

1.单片机+74hc595+8个led（占用3个IO）
2.单片机+led*8（占用8个IO）

如果IO够用，可以使用方案2.编程简单。

引用chatGPT作答，供逻辑设计和代码实现方面的指导，以帮助您完成这个项目。

首先，我们需要设计一个三-八译码器。根据三-八译码器的真值表，我们可以使用多个逻辑门（如与门、或门、非门）来实现。但是，由于这是一个练习项目，我们可以使用Quartus II提供的原语来快速实现。以下是一个基于原语的三-八译码器的代码示例：

module decoder (SW, LED);

input [2:0] SW;
output [7:0] LED;

wire [2:0] inv_SW;
wire [2:0] en;

assign inv_SW = ~SW;
assign en[0] = inv_SW[0] & inv_SW[1] & inv_SW[2];
assign en[1] = inv_SW[0] & inv_SW[1] & SW[2];
assign en[2] = inv_SW[0] & SW[1] & inv_SW[2];
assign en[3] = inv_SW[0] & SW[1] & SW[2];
assign en[4] = SW[0] & inv_SW[1] & inv_SW[2];
assign en[5] = SW[0] & inv_SW[1] & SW[2];
assign en[6] = SW[0] & SW[1] & inv_SW[2];
assign en[7] = SW[0] & SW[1] & SW[2];

assign LED = {en[7], en[6], en[5], en[4], en[3], en[2], en[1], en[0]};

endmodule

在这个代码中，我们使用了原语_nand来实现非与门，_and来实现与门，_or来实现或门。在这个译码器中，我们的输入信号是三个开关SW2、SW1和SW0，它们分别与它们的反相信号组合在一起以产生8个使能信号。这些信号驱动8个LED（发光二极管），以产生译码器的输出。

接下来，我们需要设计一个8进制加计数器。我们可以使用JK触发器实现。以下是一个基于JK触发器的8进制计数器的代码示例：

module counter (CLK, RESET, LED);

input CLK;
input RESET;
output [7:0] LED;

reg [2:0] state;
wire [7:0] count;
wire [7:0] next_count;

assign count = {1'b0, state};

always @(posedge CLK or posedge RESET) begin
  if (RESET) begin
    state <= 3'd0;
  end else begin
    state <= next_count[2:0];
  end
end

assign next_count = count + 1;

decoder d1 (
  .SW(next_count[2:0]),
  .LED(LED)
);

endmodule

在这个代码中，我们使用JK触发器实现计数器。计数器的状态存储在一个3位的寄存器state中，并且在每个时钟上升沿时更新到下一个状态。我们使用一个输入RESET来清除计数器的状态，将其重置为0。

我们还使用了一个count信号来表示当前计数器的值，以及一个next_count信号来表示下一个计数器的值。count信号是由3位的state信号左移1位并在最高位插入0得到的。next_count信号是通过将count信号加1得到的。

最后，我们需要将计数器和译码器连接起来，形成一个流水灯电路。每当计数器的值改变时，我们使用next_count信号更新译码器的输入，并将译码器的输出驱动8个LED（发光二极管），使它们轮流点亮。以下是完整的流水灯电路的代码示例：

module traffic_light (CLK, RESET, LED);

input CLK;
input RESET;
output [7:0] LED;

reg [2:0] state;
wire [7:0] count;
wire [7:0] next_count;

assign count = {1'b0, state};

always @(posedge CLK or posedge RESET) begin
  if (RESET) begin
    state <= 3'd0;
  end else begin
    state <= next_count[2:0];
  end
end

assign next_count = count + 1;

decoder d1 (
  .SW(next_count[2:0]),
  .LED(LED)
);

endmodule

请注意，我们需要在Quartus II中创建一个新项目，并将上述代码添加到新的Verilog文件中。然后，我们需要编译和仿真该项目，以验证我们的设计是否正确。最后，我们将该项目合成并下载到FPGA板上进行测试。

帮你找了个相似的问题, 你可以看下: https://ask.csdn.net/questions/7783796

A	B	C	Y0	Y1	Y2	Y3	Y4	Y5	Y6	Y7
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