eda課程設(shè)計(jì)__多路彩燈設(shè)計(jì)

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1、多路彩燈控制器的設(shè)計(jì)O引言???硬件描述語言(HDL)是相對(duì)于一般的計(jì)算機(jī)軟件語言如C，Pascal而言的。HDL是用于設(shè)計(jì)硬件電子系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)語言，它描述電子系統(tǒng)的邏輯功能、電路結(jié)構(gòu)和連接方式。設(shè)計(jì)者可以利用HDL程序來描述所希望的電路系統(tǒng)，規(guī)定其結(jié)構(gòu)特征和電路的行為方式，然后利用綜合器和適配器將此程序變成能控制FPGA和CPLD內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)相應(yīng)邏輯功能的門級(jí)或更底層的結(jié)構(gòu)網(wǎng)表文件和下載文件。VHDL(VeryHighSpeedIntegratedCircuitHardwaredescriptionLangtuag

2、e)主要用于描述數(shù)字系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、行為、功能和接口。與其他的HDL語言相比，VHDL具有更強(qiáng)的行為描述能力，從而決定了它成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域最佳的硬件描述語言。強(qiáng)大的行為描述能力是避開具體的器件結(jié)構(gòu)。從邏輯行為上描述和設(shè)計(jì)大規(guī)模電子系統(tǒng)的重要保證。在文獻(xiàn)中作者從不同的角度闡述了EDA技術(shù)的應(yīng)用，它具有功能強(qiáng)大、描述能力強(qiáng)、可移植性好、研制周期短、成本低等特點(diǎn)，即使設(shè)計(jì)者不懂硬件的結(jié)構(gòu)，也能進(jìn)行獨(dú)立的設(shè)計(jì)。本文以Alter公司提供的Max+PlusⅡ?yàn)槠脚_(tái)，設(shè)計(jì)一個(gè)可變速的彩燈控制器，可以在不修改硬件電路的基礎(chǔ)上，僅通過更改軟件

3、就能實(shí)現(xiàn)任意修改花型的編程控制方案，實(shí)現(xiàn)控制16只LED以6種花型和兩種速度循環(huán)變化顯示，而且設(shè)計(jì)非常方便，設(shè)計(jì)的電路保密性。（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．進(jìn)一步掌握數(shù)字電路課程所學(xué)的理論知識(shí)。2．了解數(shù)字電路設(shè)計(jì)的基本思想和方法，學(xué)會(huì)科學(xué)分析和解決問題。3．熟悉幾種常用集成數(shù)字芯片，并掌握其工作原理，進(jìn)一步學(xué)會(huì)使用其進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。4.培養(yǎng)認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)和實(shí)事求是的工作態(tài)度一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求（1）要有多種花形變花。（2）多路花形可以自動(dòng)變換循環(huán)往復(fù)。（3）彩燈變幻的快慢接拍可以選擇。（4）具有清零開關(guān)。二、總體框圖（一）設(shè)計(jì)思路

4、用VHDL進(jìn)行設(shè)計(jì)，首先應(yīng)該理解，VHDL語言是一種全方位硬件描述語言，包括系統(tǒng)行為級(jí)，寄存器傳輸級(jí)和邏輯門級(jí)多個(gè)設(shè)計(jì)層次。應(yīng)充分利用VHDL“自頂向下”的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)以及層次化的設(shè)計(jì)概念，層次概念對(duì)于設(shè)計(jì)復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng)是非常有用的，它使得我們可以從簡單的單元入手，逐漸構(gòu)成龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)。???首先應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)模塊的劃分，規(guī)定每一個(gè)模塊的功能以及各模塊之間的接口，最終設(shè)計(jì)方案分為三大模塊：16路花樣彩燈顯示器、時(shí)序控制器、整個(gè)電路系統(tǒng)，從而達(dá)到控制彩燈閃爍速度的快慢和花型的的變換。1.自動(dòng)控制多路彩燈按預(yù)設(shè)的花型進(jìn)行變換；2

5、、花型種類不少于三種，花型自擬；3.分別用快慢兩種節(jié)拍實(shí)現(xiàn)花型變換。4.選擇：用可編輯邏輯器件實(shí)現(xiàn)。(二)總體方案的設(shè)計(jì)根據(jù)題目實(shí)際要求，經(jīng)過分析與思考，擬定以下兩種方案：方案一：總體分為三個(gè)模塊。第一塊實(shí)現(xiàn)花形的演示，，第二塊實(shí)現(xiàn)花形的控制及節(jié)拍控制；第三塊實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘信號(hào)的產(chǎn)生。方案二：整體電路分為四塊。第一塊實(shí)現(xiàn)花形的演示；第二塊實(shí)現(xiàn)花形的控制；第三塊實(shí)現(xiàn)節(jié)拍控制；第四塊實(shí)現(xiàn)信號(hào)產(chǎn)生。方案三：有三個(gè)模塊，第一個(gè)模塊是時(shí)鐘控制模塊，第二塊是花形控制模塊，第三塊是整體模塊。（三）總體設(shè)計(jì)的選擇三種方案比較發(fā)現(xiàn)，第三種方案相

6、對(duì)簡單。這樣設(shè)計(jì)其優(yōu)點(diǎn)在于：設(shè)計(jì)思想比較簡單，元件種類使用較少，且易于連接電路?；谝陨显?，加上短時(shí)間內(nèi)完成課程設(shè)計(jì)，我選擇了連線少的，易于連接和調(diào)試的方案。（四）總體設(shè)計(jì)的選擇1設(shè)計(jì)原理??時(shí)序控制電路SXKZ根據(jù)輸入信號(hào)CKL_IN，CLR，CHOSE_KEY產(chǎn)生符合一定要求的、供顯示控制電路ＸＳＫＺ使用的控制時(shí)鐘信號(hào)，而顯示控制電路XSKZ則根據(jù)時(shí)序控制電路SXKZ輸入的控制時(shí)鐘信號(hào)，輸出６種花形循環(huán)變化的、控制１６路彩燈工作的控制信號(hào)，這些控制信號(hào)加上驅(qū)動(dòng)電路一起控制彩燈工作。2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案要求

7、可知，整個(gè)系統(tǒng)共三個(gè)輸入信號(hào)：控制彩燈節(jié)拍快慢的基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)CLK_IN，系統(tǒng)清零信號(hào)CLR，彩燈節(jié)拍快慢選擇開關(guān)CHOSE_KEY：共有16個(gè)輸出信號(hào)LED【15..0】，分別控制16路彩燈。我們可將整個(gè)彩燈控制器CDKZQ分為兩大部分：時(shí)序控制電路SXKZ和顯示控制電路XSKZ，整個(gè)系統(tǒng)的組成原理如下圖。三、選擇器件16X16LED顯示EPI１２版上SW【０】撥碼ＣＬＫ１p四、功能模塊（一）時(shí)序控制電路的ＶＨＤＬ源程序――SXKZ。ＶＨＤＨlibraryieee;useieee.std_logic_1164.all;

8、useieee.std_logic_unsigned.all;entitysxkzisport(chose_key:instd_logic;clk_in:instd_logic;clr:instd_logic;clk:outstd_logic);endentitysxkz;architectureartofsxkzi