一、 实验内容：

40学时的实验项目内容任选其一完成。

实验项目1   数字频率计综合设计（40学时）

    采用FPGA或嵌入式设计技术，完成数字频率计的以下功能与指标：

   （1）被测输入信号：方波。（2） 测试频率范围为：10Hz～100MHz。（3）分量程显示：第一档：最小量程档，闸门时间为1S时，最大读数为999.999KHz；第二档：闸门时间为0.1S时，最大读数为9999.99KHz；第三档：闸门时间为0.01S时，最大读数为99999.9KHz。（4）显示工作方式：① 用六位数码管显示读数；② 采用记忆显示方法，即在一次测试结束时，显示测试结果，此显示值一直保留到下次测量显示数到来，才进行更新；③ 实现对高位无意义零的消隐。（5）测量误差：≤1%。（6）选做扩展要求：显示量程自动换挡。

实验项目2   智力抢答器综合设计（40学时）

    采用FPGA设计技术，完成智力抢答器以下功能与指标：

   （1）编号为1-6的选手在规定的时间（如10秒）内按键抢答。（2） 抢中选手的号码用数码管锁定显示。（3） 选手抢中后启动答题计时器，答题时间：两位数学号+30，单位为秒。（4） 主持人控制系统的清零和开始。（5） 系统具有报警提示功能，分别提示抢答开始、有人抢答、定时时间到。（6） 报警声音延迟时间：两位数学号+500，单位毫秒。（7） 系统所有按键具有消抖功能。（8）扩展功能：报警声音用存储音乐播放。

实验项目3   多功能数字跑表综合设计（40学时）

    采用FPGA设计技术，完成多功能跑表以下功能与指标： 

（1） 跑表精度为0.01秒。（2） 跑表计时范围为1小时。（3） 设置开始计时/停止计时、复位两个按钮。（4）模拟真实跑表的计时功能，除普通计时外，用1个按键记录多个选手的到达时间。（5）比赛结束后，能读取选手的达到时间。（6） 显示方式：用用六位LED数码管显示实时计数、选手号码及对应的跑步时间。（7） 所以输入按键均具有消抖功能。

实验项目4   交通灯控制器综合设计（40学时）

    采用FPGA设计技术，完成交通灯控制器以下功能与指标： 

（1） 设计十字路口交通灯，有东西和南北两条主干道，在干道入口有红（R）、绿（G）、黄（Y）三种颜色的指示灯表示道路的通行状态。有数码管显示通行状态的时间，其中红灯停，绿灯行，黄灯表示等待。（2） 每个干道的通行时间可以通过外设预置，至少可以预置两组时间1和2。（3） 交通灯由绿灯→变红灯有5秒黄灯闪亮时间，由红灯变绿灯没有时间间隔。（4） 系统具有复位功能和特殊应急状态功能，进入应急状态时，所有路口均显示为红灯，计时器停止计时；一旦应急状态取消，指示灯和计时器继续进行前面的工作。（5）系统具有流量控制切换功能，正常工作状态，按预置时间1进行；当某个方向车流量增大太多，产生流量控制信号时，按运行时间长的流量2进行。（6）扩展功能：可以用液晶点阵显示模拟车辆和道路的实际通行。

实验项目5   加速度传感器的简易计步器综合设计（40学时）

     采用传感器技术，模拟电路及FPGA技术，完成加速度传感器的简易计步器的以下功能与指标：

（1） 运用加速度传感器、放大电路以及基于555定时器的脉冲整形电路的相关原理，设计一个能够检测步频加速度信号，并将步频加速度信号放大整形后，转换成步频脉冲的脉冲产生电路。输出步频脉冲幅度：3V±0.5V。 

（2） 在步频脉冲产生电路基础之上，设计基于FPGA的数字电路系统，完成对步频脉冲信号的计数及显示。 

（3） 设计一天24小时的计时模块。（5）当24小时计时时间为00:00:00时，开始对步频脉冲计数；当23:59:59时锁定计步数据并存储；（6）用数码管显示计步数据。

实验项目6   基于单片机应用的综合实验（包含：秒表、电压与温度测量，40学时）

     采用单片机技术，完成以下功能与指标：

（1）定时10ms后，启动LC549 A/D转换器进行电压测量，测量范围0~2.49V，用发光二极管显示0V和2.49的极值状态，设置电压门限为2V，超过门限声光报警；数码管显示自己的学号、启动运行时间和电压值。

    要求能够线性调节，即A/D转换器TLC549为8bit，理论上可对应256级亮度。提示：用PWM控制，PWM波频率适当即可，建议取2.56ms或25.6ms的周期，亮度等级为25级。

    （2）设置一个按键，当按下该按键时，蜂鸣器响0.1秒（按键提示音），同时启动LM75A数字温度传感器完成温度的测量，其工作学号及温度值用数码管显示。

    （3）再次按下该键时，蜂鸣器响0.1秒，再回到电压测量状态。通过开关，实现电压和温度测量的交替显示。也可用运行时间自动切换。

     扩展要求： （4）对电压测量值进行简单的数据处理，如去除尖峰干扰的平均滤波：每12个测量值数据为一组，去掉最大值和最小值后的10个测量值进行算术平均后，作为显示值。为不影响测量结果的实时性，还可进行滚动滤波。（5）其他：直流电机测速、LCD显示等。

二、 实验要求：

   自学语言和软硬件平台的使用，自主完成所选项目的方案设计、系统总体设计、系统仿真测试、系统硬件实现与硬件测试等，掌握项目设计过程中的故障处理分析方法，撰写项目系统的论文设计报告。

三、 教学方法：

    采用多媒体影音课件示范结合教师对重点知识讲解的方法，学生自主学习、资料查询、动手实验，教师指导答疑、过程跟踪等开放式教学模式。