多路彩燈控制器的設(shè)計(jì).doc

課程設(shè)計(jì)eda技術(shù)與vhdl語言課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目： 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 成 績(jī)： 電子與信息工程學(xué)院信息與通信工程系多路彩燈控制器摘 要：現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)的核心已日趨轉(zhuǎn)向基于計(jì)算機(jī)的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)，即eda技術(shù)。eda技術(shù)就是依賴功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)，在eda工具軟件平臺(tái)上，對(duì)以硬件描述語言hdl為邏輯描述手段完成的設(shè)計(jì)文件，自動(dòng)地完成邏輯編譯、化簡(jiǎn)、分割、綜合、布局布線以及邏輯優(yōu)化和仿真測(cè)試，直至實(shí)現(xiàn)既定的電子線路系統(tǒng)功能。eda技術(shù)式的設(shè)計(jì)者的工作僅限于利用軟件的方式，即利用硬件語言和eda軟件來完成對(duì)系統(tǒng)硬件功能的實(shí)現(xiàn)，這是電子設(shè)計(jì)的一個(gè)巨大進(jìn)步。關(guān) 鍵 詞： 電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(eda)；vhdl； 彩燈控制器；目錄1 解決方案11.1 方案11.2 說明12 模塊設(shè)計(jì)及其功能描述12.1模塊功能描述12.2時(shí)序控制模塊22.3 顯示控制模塊43 多路彩燈控制器的實(shí)現(xiàn)73.1整體功能描述73.2設(shè)計(jì)原理74 總 結(jié)101 解決方案1.1 方案我用vhdl語言設(shè)計(jì)了一個(gè)十六路彩燈控制器，六種花型循環(huán)變化，有異步清零開關(guān)，并且可以選擇快慢兩種節(jié)拍。本控制電路采用vhdl語言設(shè)計(jì)。運(yùn)用自頂而下的設(shè)計(jì)思想，按功能逐層分割實(shí)現(xiàn)層次化設(shè)計(jì)。根據(jù)多路彩燈控制器的設(shè)計(jì)原理，將整個(gè)控制器分為兩個(gè)部分，分別為時(shí)序控制模塊和顯示控制模塊。時(shí)序控制模塊實(shí)現(xiàn)的功能是產(chǎn)生1/4和1/8的時(shí)鐘信號(hào)。顯示控制模塊中實(shí)現(xiàn)的六種花型分別為：101010101010101011001100110011001110001110001110111100001111000011111000001111101111110000001111整個(gè)電路僅有時(shí)序控制和顯示控制兩個(gè)模塊。1.2 說明我們可以從兩方面入手。先寫時(shí)序控制模塊，再寫顯示控制模塊。最后用例化語句。把他們結(jié)合在一起。實(shí)現(xiàn)元器件的組合。2 模塊設(shè)計(jì)及其功能描述2.1模塊功能描述時(shí)序控制模塊的功能是產(chǎn)生輸入脈沖的1/4分頻脈沖信號(hào)和1/8分頻脈沖信號(hào)，以此控制十六路彩燈的快慢節(jié)奏變化。時(shí)序模塊有3個(gè)輸入1個(gè)輸出。choose是控制彩燈變換快慢的。choose=1時(shí)，輸出1/4/分頻脈沖信號(hào)。choose=0時(shí)，輸出1/8分頻脈沖信號(hào)。clk_in是輸入的脈沖信號(hào)。reset是置位信號(hào)。高電平有效。clkout是輸出信號(hào)。顯示控制模塊的功能是使電路產(chǎn)生六種花型并且循環(huán)顯示，以此實(shí)現(xiàn)本次課程設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)的多路彩燈控制器的花型循環(huán)顯示功能。顯示模塊有2輸入1個(gè)輸出。clk是時(shí)鐘輸入信號(hào)。reset是置位信號(hào)，高電平有效。q是輸出信號(hào)，輸出6種彩燈變化。2.2時(shí)序控制模塊1.時(shí)序控制模塊文本輸入和截圖：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity fenpin isport(choose:in std_logic;clk:in std_logic;reset:in std_logic;clkout:out std_logic);end fenpin;architecture behav of fenpin issignal cllk:std_logic;beginprocess(clk,reset,choose)isvariable count:std_logic_vector(2 downto 0);beginif reset=1 then cllk=0;count:=000;elsif rising_edge(clk)thenif choose=1 thenif count=011then count:=000;cllk=not cllk;elsecount:=count+1;end if;elseif count=111then count:=000;cllk=not cllk;elsecount:=count+1;end if;end if;end if;end process;clkout=cllk;end architecture behav;2.時(shí)序控制模塊波形仿真截圖：2.3 顯示控制模塊1.時(shí)序控制模塊文本輸入和截圖：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity machine isport(clk:in std_logic;reset:in std_logic;q:out std_logic_vector(15 downto 0);end machine;architecture behav of machine istype state is(s0,s1,s2,s3,s4,s5,s6);signal current_state:state;signal qq:std_logic_vector(15 downto 0);beginprocess(reset,clk)isconstant f1:std_logic_vector(15 downto 0):=1010101010101010;constant f2:std_logic_vector(15 downto 0):=1100110011001100;constant f3:std_logic_vector(15 downto 0):=1110001110001110;constant f4:std_logic_vector(15 downto 0):=1111000011110000;constant f5:std_logic_vector(15 downto 0):=1111100000111110;constant f6:std_logic_vector(15 downto 0):=1111110000001111;beginif reset=1 thencurrent_stateqq=0000000000000000;current_stateqq=f1;current_stateqq=f2;current_stateqq=f3;current_stateqq=f4;current_stateqq=f5;current_stateqq=f6;current_state=s1;end case;end if;end process;qc,clk=clk,reset=reset,clkout=s1);u2:machine port map(clk=s1,reset=reset,q=q);end one;2. 整體模塊rtl電路圖截圖：3.整體控制模塊波形仿真截圖：4 總 結(jié)此次eda課程設(shè)計(jì)時(shí)間比較緊張。同學(xué)們因?yàn)閯側(cè)胧炙远疾辉趺磿?huì)用quartus ii 4.0這個(gè)軟件。通過我們不停的上網(wǎng)找資料，我終于大致了解了如何將整個(gè)系統(tǒng)根據(jù)不同的功能化分成模塊，再分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，逐個(gè)攻破，最后再將其整合。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(jiǎn)單的單元入手，逐漸構(gòu)成龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)。通過使用eda編程既方便有快捷的實(shí)現(xiàn)了程序本次設(shè)計(jì)的程序已經(jīng)在硬件系統(tǒng)上得到了驗(yàn)證 ,實(shí)驗(yàn)表明 ,此設(shè)計(jì)方法能夠滿足多種不同花樣彩燈的變化要求 ,并且該方法便于擴(kuò)展不同變化模式的彩燈花樣。但是試驗(yàn)中也出現(xiàn)了一些不熟練的操作問題和一些復(fù)雜程序的不能完全理解都需要我在平時(shí)多學(xué)習(xí)，進(jìn)一步的完善自己。在實(shí)習(xí)中經(jīng)常會(huì)遇到一些自己可能暫時(shí)無法想明白的問題，請(qǐng)教同學(xué)或老師是很好的做法，節(jié)省時(shí)間也會(huì)從別人上上學(xué)到更多。在設(shè)計(jì)時(shí)和同學(xué)相互交流各自的想法也是很重要的，不同的人對(duì)問題的看法總有差異，我們可以從交流中獲得不同的思路，其他人的設(shè)計(jì)一定有比你出色的地方，很好的借鑒，并在大家的商討中選擇最優(yōu)方案最終一定會(huì)得到最好的設(shè)計(jì)方法。電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)是配合電子技術(shù)基礎(chǔ)課程與實(shí)驗(yàn)教學(xué)