用VHDL实现多路彩灯控制器的设计EDA课程设计报告书.doc

EDA课程设计报告用VHDL实现多路彩灯控制器的设计 班级：01121002成员： 成绩： 重庆邮电大学移通学院电子工程系2013年5月一、设计要求设计一个彩灯控制程序器。可以实现四种花型循环变化，有复位开关。整个系统共有三个输入信号CLK，RST，Sel，八个输出信号控制八个彩灯。时钟信号CLK脉冲由系统的晶振产生。各种不同花样彩灯的变换由Sel控制.此彩灯控制系统设定有四种花样变化，这四种花样可以进行切换，四种花样分别为:(1) 彩灯从左到右逐次闪亮。 （2）彩灯从左向右逐次点亮，且亮后不熄灭。(3) 彩灯两边同时亮两个，然后逐次向中间点亮。（4）彩灯全亮，向中间熄灭，再向两边点亮。（5）彩灯中间两熄灭，依次向外扩两灯熄灭，呈菱形灭灯。（6）彩灯呈菱形点亮。（7）彩灯中间两个灭灯，中间两个灭灯，依次外扩。 (8) 全部彩灯亮与熄灭交替。二、设计思路彩灯的一种点亮方式经过足够长的延时后，转变为了其他的点亮方式。这就需要一个CLK信号完成，CLK信号可以由晶体振荡器或者是振荡电路产生。至于各种不同花样彩灯的变换，我们可以通过增加输入信号Sel来控制。Sel为三位二进制数，分别为000，001，010，100，101，110，111，八种状态对应八种花样。同时系统还需一个复位信号实现对电路的清零控制。输出八位彩灯，我们这里用LED发光二极管代替。当电路输出为“1”时，LED点亮。当电路输出为“0”时，LED熄灭三、成员分工四、源程序LIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.ALL;ENTITY deng IS PORT(cLK,rst:IN std_LOGIC; sel:in std_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0); abc:OUT std_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0) ); END deng;ARCHITECTURE color OF deng ISTYPE state_1 IS (s0,s1,s2,s3,s4,s5,s6,s7);SIGNAL state_2:state_1;BEGIN pr_1:PROCESS (cLK,rst) BEGIN IF rst='1' THEN state_2<=s0; ELSIF cLK'event AND cLK='1' THEN CASE state_2 IS WHEN s0=> state_2<=s1; WHEN s1=> state_2<=s2; WHEN s2=> state_2<=s3; WHEN s3=> state_2<=s4; WHEN s4=> state_2<=s5;WHEN s5=> state_2<=s6; WHEN s6=> state_2<=s7; WHEN s7=> state_2<=s0; END CASE; END IF; END PROCESS pr_1; pr_2:PROCESS(sel,state_2) BEGIN if sel="000" then 彩灯从左到右逐次闪亮 CASE state_2 IS WHEN s0=> abc<="10000000" WHEN s1=> abc<="01000000" WHEN s2=> abc<="00100000" WHEN s3=> abc<="00010000" WHEN s4=> abc<="00001000" WHEN s5=> abc<="00000100" WHEN s6=> abc<="00000010" WHEN s7=> abc<="00000001" END CASE; elsif sel="001" then 彩灯从左向右逐次点亮，且亮后不熄灭 CASE state_2 IS WHEN s0=> abc<="10000000" WHEN s1=> abc<="11000000" WHEN s2=> abc<="11100000" WHEN s3=> abc<="11110000" WHEN s4=> abc<="11111000" WHEN s5=> abc<="11111100" WHEN s6=> abc<="11111110" WHEN s7=> abc<="11111111" END CASE; elsif sel="010" then 彩灯两边同时亮两个，然后逐次向中间点亮 CASE state_2 IS WHEN s0=> abc<="10000001" WHEN s1=> abc<="01000010" WHEN s2=> abc<="00100100" WHEN s3=> abc<="00011000" WHEN s4=> abc<="00100100" WHEN s5=> abc<="01000010" WHEN s6=> abc<="10000001" WHEN s7=> abc<="11111111" END CASE; elsif sel="011" then 彩灯全亮，向中间熄灭，再向两边点亮 CASE state_2 IS WHEN s0=> abc<="11111111" WHEN s1=> abc<="01111110" WHEN s2=> abc<="00111100" WHEN s3=> abc<="00011000" WHEN s4=> abc<="00011000" WHEN s5=> abc<="00111100" WHEN s6=> abc<="01111110" WHEN s7=> abc<="11111111" END CASE; elsif sel="100" then 彩灯中间两熄灭，依次向外扩两灯熄灭，呈菱形灭灯 CASE state_2 IS WHEN s0=> abc<="11100111" WHEN s1=> abc<="11000011" WHEN s2=> abc<="10000001" WHEN s3=> abc<="00000000" WHEN s4=> abc<="10000001" WHEN s5=> abc<="11000011" WHEN s6=> abc<="11100111" WHEN s7=> abc<="00000000" END CASE; elsif sel="101" then 彩灯呈菱形点亮CASE state_2 IS WHEN s0=> abc<="00011000" WHEN s1=> abc<="00111100" WHEN s2=> abc<="01111110" WHEN s3=> abc<="11111111" WHEN s4=> abc<="01111110" WHEN s5=> abc<="00111100" WHEN s6=> abc<="00011000" WHEN s7=> abc<="00000000" END CASE; elsif sel="110" then 彩灯中间两个灭灯，中间两个灭灯，依次外扩 CASE state_2 IS WHEN s0=> abc<="11100111" WHEN s1=> abc<="00011000" WHEN s2=> abc<="11000011" WHEN s3=> abc<="00111100" WHEN s4=> abc<="10000001" WHEN s5=> abc<="01111110" WHEN s6=> abc<="11000011" WHEN s7=> abc<="00111100" END CASE; elsif sel="111" then 全部彩灯亮与熄灭交替 CASE state_2 IS WHEN s0=> abc<="11111111" WHEN s1=> abc<="00000000" WHEN s2=> abc<="11111111" WHEN s3=> abc<="00000000" WHEN s4=> abc<="11111111" WHEN s5=> abc<="00000000" WHEN s6=> abc<="11111111" WHEN s7=> abc<="00000000" END CASE;end if;END PROCESS pr_2;END color;五、仿真结果（1）当sel为000时的图形，彩灯从左到右逐次闪亮。（2）当sel为001时的图形，彩灯从左向右逐次点亮，且亮后不熄灭（3）当sel为010时的图形，彩灯两边同时亮两个，然后逐次向中间点亮（4）当sel为011时的图形，彩灯全亮，向中间熄灭，再向两边点亮（5）当sel为100时的图形，彩灯中间两熄灭，依次向外扩两灯熄灭，呈菱形灭灯（6）当sel为101时的图形，彩灯呈菱形点亮（7）当sel为110时的图形，彩灯中间两个灭灯，中间两个灭灯，依次外扩（8）当sel为111时的图形，全部彩灯亮与熄灭交替引脚锁定完成（9）引脚锁定完成（10）六、收获体会1，从仿真波形可以看出，此程序可以实现八种不同花样彩灯的相互变换，每种花样彩灯可以循环变化。然后就可以实现程序下载和硬件测试。主频时钟clk接CLOCK0(第83脚)，但是如果系统的固有频率很大，彩灯的闪烁速度非常快，看到的现象是每个花样的八个彩灯同时被点亮，为了实现绚丽多彩的景象，选择不同的频率（在1Hz-46Hz之间选择）能使彩灯点亮速度适宜。复位RST和Sel的高位与地位分别接四个键控。输出八位彩灯分别对应接八个LED发光二极管。实验表明，此设计方法能够满足八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，各个不同花样的相互转变是手动切换实现的。 实验结果与理论结果相一致，能够实现八位彩灯循环控制，达到实验预期目的。 2，通过本次试验，加深我们对VHDL语言的认识，也学习了如何选择目标芯片和引脚的锁定。在程序中我们运用的CASE语句，巩固对其掌握。实现八种花样的转化的仿真时遇到一些问题，即clr的设定，通过与同学的交流以及上网查询，最终克服困难实现功能。