南昌航空大学学士学位论文
data[23:0] data[23:20] data[19:16] data[15:12] 位代表（从左边数起） 第一位 数字 | 数码管 第二位 数字 | 数码管 第三位 数字 | 数码管 data[11:8] data[7:4] data[3:0]
第四位 数字 | 数码管 第五位 数字 | 数码管 第六位 数字 | 数码管
表4-2 data分配表
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第五章 调试及结果分析
5.1 硬件调试及结果分析
调试过程主要分为以下几个步骤：
第一步，首先在硬件电路没有上电的情况下，检查PCB板线路是否无误。对照硬件电路原理图，PCB板图，用万用表的蜂鸣档检查每条线路是否都导通。检查+5V、-5V的电源线是否全部连接好，电源和地是否有短路，每个芯片插座的电源端是否都连接在一起，每个芯片插座的地端是否都连接在一起。通过细致的检查，发现有些过孔和元件引脚有虚焊的现象，用烙铁重新焊接，再用万用表的蜂鸣档从连通的起始端每个触点逐个检查，确保线路连通，发现问题则相应地进行解决。要注意的是，电源和地一定不能短路。若短路，应仔细检查线路，并作相应改动。
第二步，检测LED点阵好坏。将万用表调至蜂鸣档，对照点阵的原理图红笔连正极，黑笔接负极，观察是否有相应坐标的LED点亮。
第三步，断开电源线，把所有芯片全部插到芯片插槽中，接通电源，用手触摸每块芯片，看是否发烫。结果没有芯片发烫或烧坏，说明电路供电正常。
5.2 系统软硬件联调
第一步：连接好LED点阵模块，将驱动点阵显示“好”字的程序下载到FPGA中，运行程序。发现显示微弱，而且是乱码，使用示波器分别测量74HC164和74HC595的时钟端，发现波形与理想波形产生偏差，重新计算后修改程序再测量时得到正确波形，但是仍然不显示。将电路板换成单片机控制来驱动发现可以正常显示，所以排除电路问题。通过翻阅资料比较单片机与FPGA的不同之处，则考虑到I/O口类型不同，高低电压值存在差别，于是在74HC164的数据输入端与地之间接上一个104电容后，正常显示“好”字。
第二步：将串口接收模块下载到FPGA中，运行程序。 通过串口小助手发送数据，在一位数码管上显示数据，说明串口接收模块正常工作。
第三步：将LED点阵显示加上串口接收模块的程序下载到FPGA中，通过串口小助手发送的十六进制的数据在LED点阵屏上正常显示。
第四步: 将按键控制led灯点亮的程序下载到FPGA中，运行程序。通过按键可以控制led灯的亮和灭，说明按键模块正确。
第五步：将按键控制点阵显示方式的程序下载到FPGA中，运行程序。同过按键可以改变显示方式。上、下、左、右键分别控制向上、下、左、右移动，说明移位程
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序正确。
第六步：将数码管显示程序下载到FPGA中，发现数码管六位显示数据，但是显示都是七段数码管全部点亮，而且闪烁感强烈。发现计数值错误，修改后能正常显示且无闪烁。
第七步：将时钟显示程序下载到FPGA中，发现数码管六位显示数据正常，但是显示数据错位，推断为程序中接口部分程序错误，检查后发现错误，修改后能正常显示时分秒数据并不断更新。
第八步：组合所有程序下载到FPGA中，运行程序后。系统成功显示。 软硬件调试均成功，基本完成本次设计课题。其具体电路如图5.1所示：
图5-1 实物硬件图
其中，左下边一块是时钟显示模块电路与核心板，右边两块LED点阵屏。
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总结与体会
这次毕业设计从原理图设计，PCB板图的设计，总体电路的完成，到最后的软件硬件的联调。虽然出现了一些问题，但经过老师的悉心指导和同学们的帮助，并结合学过的理论知识，将出现的问题一一解决。毕业设计的实践性很强，通过毕业设计，使得我们对专业课程的理论认识上升到实践阶段，提高了我们的动手能力与综合所学知识并应用到实践的能力。一个学期的毕设，有成功，有失败。成功激励着我们不断前进，而失败使我们获得宝贵的经验，这些经验不经过实践是无法得到的。这次毕业设计最大的收获就是能够学以致用，理论与实践相结合，并能根据实践加深对理论的理解，提高了自己发现问题、分析问题、解决问题的能力，获益匪浅。
本次设计采用FPGA作为控制核心，虽然在实现功能上是可以通过单片机来实现，但是面对将来复杂的应用时，单片机不仅I/O数量上少，而且处理速度上远不如FPGA。本次毕设只是起到抛砖引玉的作用。
经过近四个月的努力，从方案的设计之初查阅各种文献资料，绘制原理图，绘制PCB板图，焊接电路板，对电路板进行检查，硬件电路的调试，到最后的整体软硬件调试的成功，失败教训与成功的喜悦，一个问题几天的冥思苦想与解决问题后的释怀，这些经历在很大程度上提高了我们综合分析问题、解决问题的能力。在这次课题的完成过程中，不仅加深了对已学专业理论知识的理解，而且还学到了许多新知识，拓展了知识面，大大地提高了动手、分析问题能力和解决问题的能力。这使我们具备了一定的将理论转化为实际的能力，对以后走向社会工作岗位是大有裨益的。
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参考文献
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