六 基于状态机的彩灯控制器设计与调....doc

实验六 基于状态机的彩灯控制器设计与调试一、实验目的通过彩灯控制器学习有限状态机的设计、仿真和硬件测试，进一步熟悉VHDL设计技术。二、实验要求：本实验要求用有限状态机的设计方法编写一段用于彩灯控制的VHDL程序，实现对8路彩灯进行各种显示花样的控制。功能要求如下：此彩灯控制系统用实验箱上提供的8个LED来模拟彩灯，在系统时钟的作用下，彩灯按设定的四种花样变化，各种不同花样的变换在外部输入信号Sel的控制下进行切换，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) 全部彩灯亮与熄灭交替。 也可自定花样方案。三、实验原理：本控制电路采用VHDL语言设计。运用自顶而下的设计思想，按功能逐层分割实现层次化设计。根据多路彩灯控制器的设计原理，将整个控制器分为四个部分，分别对应彩灯的四种变化模式。考虑到程序比较长，本电路利用状态机的VHDL设计来简化，使得程序层次分明，可读性更强。利用VHDL语言实现该功能程序如下:LIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.ALL;ENTITY color8 IS PORT(cLK,rst:IN std_LOGIC; sel:in std_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0); abc:OUT std_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0) ); END color8;ARCHITECTURE color OF color8 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 state_2 state_2 state_2 state_2 state_2 state_2 state_2 state_2 abc abcabc abc abc abc abc abc abc abc abc abc abc abc abc abc abc abc abc abc abc abc abc abc abc abc abc abc abc abc abc abc=00000000; END CASE;end if;END PROCESS pr_2;END color;在以上程序中，使用TYPE语句定义state_1为s0到s7八种状态。主控时序进程将state_1的内容送给state_2，主控组合进程通过信号state_2中的状态值，进入相应的状态。在进程一中，首先用TYPE语句定义数据对象，以及个状态之间的转化情况。在进程二中，在IF语句中嵌套CASE语句。在IF语句中，规定四种花样，即用SEL=00表示花色的第一种点亮方式，对应SEL=01,10,11分别表示花色的第二，第三和第四种点亮方式。在CASE语句中，输出八位彩灯的状态用八位二进制数据来代替。彩灯从左到右逐次闪亮，即使为1的为右移。彩灯从左向右逐次点亮，且亮后不熄灭，即从左向右逐渐将0转变为1。彩灯两边同时亮两个，然后逐次向中间点亮，即两1为逐渐向内移动。全部彩灯亮与熄灭交替，即全为1与全为0之间的转变。四、实验内容：1、 在Quartus上进行编辑、编译、仿真。说明例中各语句的作用，详细描述示例的功能特点，给出其所有信号的时序仿真波形。2、 引脚锁定以及硬件下载测试，在实验系统上硬件验证该实验的功能。目标器件是EP1C3T144C8。3、 修改程序来改变彩灯变化控制方式：将手动控制改为自动控制，使彩灯的4种花样自动变换，循环往复。并重复以上实验过程。4、 修改程序来改变彩灯变化花样：第1种花样为彩灯从右到左，然后从左到右逐次点亮，接着全灭全亮；第2种花样为彩灯两边同时亮1个，并逐次向中间移动再散开；第3种花样为彩灯两边同时亮2个逐次向中间移动再散开；第4种花样为彩灯两边同时亮3个，然后4亮4灭，4灭4亮，最后1灭1亮。4种花样自动变换，循环往复。并重复以上实验过程。五、实验预习：开始实验前修改程序以上的彩灯控制程序，