彩灯控制器 EDA

1、课程设计EDA技术与VHDL语言课程设计报告题 目： 多路彩灯控制器 班 级： 电信10-2班 姓 名： 李利旺 学 号： 指导教师： 徐维 成 绩： 电子与信息工程学院信息与通信工程系目录1 设计任务与要求22 设计过程22.1 组成框图22.2 设计原理23 主要的VHDL源程序33.1 时序控制电路的VHDL源程序33.2 显示控制电路的VHDL源程序43.3 整个电路系统的VHDL源程序64 分析与总结75 心得体会8多路彩灯控制器摘要：在电子电路设计领域中，电子设计自动化(EDA)工具已成为主要的设计手段。它的发展给电子系统的设计带来了革命性的变化，EDA软件设计工具，硬件描述语言，

2、可编程逻辑器件（PLD）使得EDA技术的应用走向普及。本次设计是十六路彩灯控制器,现代生活中,彩灯已经成为必不可少的景观,本次设计本着与实际生活密切联系的原则,论述了使用VHDL设计十六路彩灯控制器的过程。VHDL为设计提供了更大的灵活性，使程序具有更高的通用性。同时也提高了设计的灵活性、可靠性和可扩展性,为大学生更好地认识社会提供了很好的机会。关键字：电子设计自动化(EDA) VHDL 彩灯控制器1 设计任务与要求（1）要有六种不同的彩灯花型。（2）多路花型可以自动变换循环往复。（3）彩灯变幻的快慢接拍可以选择。（4）可进行复位。2 设计过程2.1 组成框图划分系统模块，规定每一个模块的功能

3、以及各模块之间的接口，最终分为三大模块：16路花样彩灯显示器、时序控制器、整个电路系统，从而达到控制彩灯闪烁速度的快慢和花型的的变换，如图2.1所示。图2.1 彩灯控制器组成框图Fig. 2.1 lantern controller block diagram2.2 设计原理时序控制电路SXKZ根据输入信号CKL_IN，CLR，CHOSE_KEY产生符合一定要求的、供显示控制电路XSKZ使用的控制时钟信号，而显示控制电路XSKZ则根据时序控制电路SXKZ输入的控制时钟信号，输出6种花形循环变化的、控制16路彩灯工作的控制信号，这些控制信号加上驱动电路一起控制彩灯工作。根据系统设计要求可知，整个

4、系统共有三个输入信号：控制彩灯节奏快慢的基准时钟信号CLK_IN，系统清零信号CLR，彩灯节奏快慢选择开关CHOSE_KEY；共有16个输出信号LED15.0，分别用于控制十六路彩灯。据此，我们可将整个彩灯控制器CDKZQ分为两大部分：时序控制电路SXKZ和显示控制电路XSKZ，整个系统的组成原理图如图2.2所示。图2.2 彩灯控制器组成原理图Fig. 2.2 schematic diagram of lantern controller.3 主要的VHDL源程序3.1 时序控制电路的VHDL源程序-SXKZ.VHDLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.AL

5、L;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY SXKZ ISPORT(CHOSE_KEY:IN STD_LOGIC;CLK_IN:IN STD_LOGIC;CLR:IN STD_LOGIC;CLK:OUT STD_LOGIC);END ENTITY SXKZ;ARCHITECTURE BEHAV OF SXKZ ISSIGNAL CLLK:STD_LOGIC;BEGINPROCESS(CLK_IN,CLR,CHOSE_KEY)ISVARIABLE TEMP:STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);BEGINIF CLR=1 THEN CLL

6、K=0;TEMP:=000;ELSIF RISING_EDGE(CLK_IN)THENIF CHOSE_KEY=1THENIF TEMP=011THENTEMP:=000;CLLK=NOT CLLK;ELSETEMP:=TEMP+1;END IF;ELSEIF TEMP=111THENTEMP:=000;CLLK=NOT CLLK;ELSETEMP:=TEMP+1;END IF;END IF;END IF;END PROCESS;CLK=CLLK;END ARCHITECTURE BEHAV;时序控制电路SXKZ的仿真图3.1所示图3.1时序控制电路SXKZ仿真图Figure 3.1 timi

7、ng control circuit SXKZ simulation map3.2 显示控制电路的VHDL源程序-XSKZ.VHDLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY XSKZ ISPORT(CLK:IN STD_LOGIC;CLR:IN STD_LOGIC;LED:OUT STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0);END ENTITY XSKZ;ARCHITECTURE BEHAV OF XSKZ ISTYPE STATE IS(S0,S1,S2,S3,S4,S5,S6);SIGNAL CURRENT_STATE:S

8、TATE;SIGNAL FLOWER:STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0);BEGINPROCESS(CLR,CLK)ISCONSTANT F1:STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0):=00011;CONSTANT F2:STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0):=11111;CONSTANT F3:STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0):=01010;CONSTANT F4:STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0):=10101;CONSTANT F5:STD_LOGIC_VECTOR(15

9、DOWNTO 0):=11011;CONSTANT F6:STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0):=00000;BEGINIF CLR=1 THENCURRENT_STATEFLOWER=ZZZZZZZZZZZZZZZZ;CURRENT_STATEFLOWER=F1;CURRENT_STATEFLOWER=F2;CURRENT_STATEFLOWER=F3;CURRENT_STATEFLOWER=F4;CURRENT_STATEFLOWER=F5;CURRENT_STATEFLOWER=F6;CURRENT_STATE=S1;END CASE;END IF;END PROC

10、ESS;LED=FLOWER;END ARCHITECTURE BEHAV;显示控制电路仿真图如图3.2所示图3.2 显示控制电路XSKZ仿真图Figure 3.1 timing control circuit SXKZ simulation map3.3 整个电路系统的VHDL源程序-CDKZQ.VHDLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY CDKZQ ISPORT(CLK_IN:IN STD_LOGIC;CLR:IN STD_LOGIC;CHOSE_KEY:IN STD_LOGIC;LED:OUT STD_LOGIC_VECTOR(1

11、5 DOWNTO 0);END ENTITY CDKZQ;ARCHITECTURE BEHAV OF CDKZQ ISCOMPONENT SXKZ ISPORT(CHOSE_KEY:IN STD_LOGIC;CLK_IN:STD_LOGIC;CLR:IN STD_LOGIC;CLK:OUT STD_LOGIC);END COMPONENT SXKZ;COMPONENT XSKZ ISPORT(CLK:IN STD_LOGIC;CLR:IN STD_LOGIC;LED:OUT STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0);END COMPONENT XSKZ;SIGNAL S1:S

12、TD_LOGIC;BEGINU1:SXKZ PORT MAP(CHOSE_KEY,CLK_IN,CLR,S1);U2:XSKZ PORT MAP(S1,CLR,LED);END ARCHITECTURE BEHAV;整个电路CDKZQ系统的仿真图如图3.3所示下图3.3 整个电路系统CDKZQ仿真图Fig. 3.3 the whole circuit system CDKZQ simulation 4 分析与总结用VHDL进行设计，首先应该理解 ，VHDL语言是一种全方位硬件描述语言，包括系统行为级，寄存器传输级和逻辑门级多个设计层次。应充分利用VHDH“自顶向下”的设计优点以及层次化的设计概

13、念，层次概念对于设计复杂的数字系统是非常有用的。它使的我们可以从简单的单元入手，逐渐构成庞大而复杂的系统。通过使用EDA编程既方便又快捷的实现了程序本次设计的程序已经在硬件系统上得到了验证，实验表明，此设计方法能够满足多种不同花样彩灯的变化要求。并且该方法便于扩展不同变化模式的彩灯花样。电子技术课程设计是配合电子技术基础课程与实验教学的一个非常重要的教学环节。他不但能巩固我们以所学的电子技术的理论知识，而且能提高我们的电子电路设计水平，还能加强我们综合分析问题和解决问题的能力。进一步培养我们的实验技能和动手能力，启发我们的创新思维。使用VHDL语言设计电路，思路简单,功能明了。使用Max+Pl

14、us设计电路不仅可以进行逻辑仿真，还可以进行时序仿真，使用PLD不仅省去了电路制作的麻烦，还可以反复进行硬件的实验，非常方便地修改设计，且设计的电路的保密性强。总之，采用EDA技术使得复杂的电子系统的设计变的简单易行，提高了设计的效率。在电子电路设计领域中，电子设计自动化(EDA)工具已成为主要的设计手段，而VHDL语言则是EDA的关键技术之一，它采用自顶向下的设计方法，即从系统总体要求出发，自上至下地将设计任务分解为不同的功能模块，最后将各功能模块连接形成顶层模块，完成系统硬件的整体设计。5 心得体会本次课程实习我虽然用了一个星期的时间，但每个过程我都认真的完成，而且从中收获很多。可以总结为

15、以下的几点：1、对EDA技术与VHDL理论知识的巩固与提高这次课程设计主要是运用VHDH设计的一些相关知识，在整个设计过程中，我详细的参考了一边所学的教材，是我对该次课程设计所用到的理论知识有更深一步的掌握，这位以后运用EDA与VHDL语言设计其他东西奠定了坚实的理论基础。2、学会了理论联系实际此次课程设计，通过老师所给的设计要求，能够独立运用所学理论知识将其付诸实践。这并不是在课堂上的单纯听懂，这需要的是一种理论联系实践的能力。这次课设提高了我的动手操作能力，这为以后的就业有非常大的好处。3、和同学的互相协作共同进步在课设中经常会遇到一些自己可能可能无法解决的问题，我积极向其他同学或老师请教。在设计时和同学之间相互交流各自的想法，不同的人对问题的看法总有差异，我们可以从交流中获得更多的知识，其他人的设计一定有比你出色的地方，很好的借鉴，并在大家的商讨中选择最优方案最终一定会得到最好的设计方法。4、其他通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正了解其原理，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问