EDA多路彩灯控制器设计报告

PAGE1EDA课程设计多路彩灯控制设计1)系统设计要求设计一个多路彩灯控制器，要有多种花型变化（至少设计4种），多种花型可以自动变换，循环往复，有清零开关，可以变化彩灯闪动频率即是可以选择快慢两种节拍。2).设计方案整个系统有三个输入信号，分别为控制快慢的信号SPEED,复位清零信号CLR,输出信号是彩灯输出状态。系统框图如：主要模块组成：时序控制电路模块和显示电路模块，时序控制电路是根据输入信号的设置得到相应的输出信号，并将此信号作为显示电路的时钟信号；显示电路输入时钟信号的周期，有规律的输出设定的六种彩灯变化类型。3).模块设计时序控制模块：CLK为输入时钟信号，电路在时钟上升沿变化；CLR为复位清零信号，高电平有效，一旦有效时，电路无条件的回到初始状态；SPEED为频率快慢选择信号，低电平节奏快，高电平节奏慢；CLK1为输出信号，CLR有效时输出为零，否则，随SPEED信号的变化而改变。显示控制电路的模块框图如图所示，输入信号clk和clr的定义与时序控制电路一样，输入信号led[8...0]能够循环输出9路彩灯6种不同状态的花型。对状态的所对应的彩灯输出花型定义如下：S0:000000000S1:001001001S2:010010010S3:011011011S4:100100100S5:101101101S6：110110110多路彩灯在多种花型之间的转换可以通过状态机实现，当复位信号clr有效时，彩灯恢复初始状态s0，否则，每个时钟周期，状态都将向下一个状态发生改变，并对应输出的花型，这里的时钟周期即时时序控制电路模块产生的输出信号，它根据SPEED信号的不同取值得到两种快慢不同的时钟频率。4).时序控制电路模块程序如下：LIBRARYIEEE;USEIEEE.std_logic_1164.ALL;USEIEEE.std_logic_unsigned.ALL;ENTITYSXISPORT(SPEED:INSTD_LOGIC;CLK:INSTD_LOGIC;CLR:INSTD_LOGIC;CLK1:OUTSTD_LOGIC);ENDSX;ARCHITECTUREARTOFSXISSIGNALCK:STD_LOGIC;BEGINPROCESS(CLK,CLR,SPEED)ISVARIABLETEMP:STD_LOGIC_VECTOR(2DOWNTO0);BEGINIFCLR='1'THENCK<='0';TEMP:="000";ELSIF(CLK'EVENTANDCLK='1')THENIF(SPEED='1')THENIFTEMP="001"THENTEMP:="000";CK<=NOTCK;ELSETEMP:=TEMP+'1';ENDIF;ELSEIFTEMP="111"THENTEMP:="000";CK<=NOTCK;ELSETEMP:=TEMP+'1';ENDIF;ENDIF;ENDIF;ENDPROCESS;CLK1<=CK;ENDART;5).显示模块电路程序如下：LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITYXSISPORT(CLK1:INSTD_LOGIC;CLR:INSTD_LOGIC;LED:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(8DOWNTO0));ENDENTITYXS;ARCHITECTUREARTOFXSISTYPESIGNALCURRENT_STATE:STATE;SIGNALLIGHT:STD_LOGIC_VECTOR(8DOWNTO0);BEGINPROCESS(CLR,CLK1)ISCONSTANTL0:STD_LOGIC_VECTOR(8DOWNTO0):="000000000";CONSTANTL1:STD_LOGIC_VECTOR(8DOWNTO0):="001001001";CONSTANTL2:STD_LOGIC_VECTOR(8DOWNTO0):="010010010";CONSTANTL3:STD_LOGIC_VECTOR(8DOWNTO0):="011011011";CONSTANTL4:STD_LOGIC_VECTOR(8DOWNTO0):="100100100";CONSTANTL5:STD_LOGIC_VECTOR(8DOWNTO0):="101101101";CONSTANTL6:STD_LOGIC_VECTOR(8DOWNTO0):="110110110";BEGINIFCLR='1'THENCURRENT_STATE<=S0;LIGHT<=L0;ELSIF(CLK1'EVENTANDCLK1='1')THENCASECURRENT_STATEISWHENS0=>LIGHT<="ZZZZZZZZZ";CURRENT_STATE<=S1;WHENS1=>LIGHT<=L1;CURRENT_STATE<=S2;WHENS2=>LIGHT<=L2;CURRENT_STATE<=S3;WHENS3=>LIGHT<=L3;CURRENT_STATE<=S4;WHENS4=>LIGHT<=L4;CURRENT_STATE<=S5;WHENS5=>LIGHT<=L5;CURRENT_STATE<=S6;WHENS6=>LIGHT<=L6;CURRENT_STATE<=S1;ENDCASE;ENDIF;ENDPROCESS;LED<=LIGHT;ENDART;6).时序控制模块仿真波形：从图中可以看出，当复位信号为高电平时，电路时钟输出清零，当快慢信号SPEED为低电平时，时序控制电路四分频起作用，当快慢信号SPEED为高电平时，时序控制电路八分频起作用，仿真结果符合电路要求。当复位信号有效时彩灯输出为零，否则，显示电路在六种不同状态间转换。从图中可以看出当SPEED为高电平时彩灯状态转换快，为低电平时转换要慢，当复位信号有效时，所用输出都清零。综上所述，本次设计实现了设计要求中的要求。5).心得体会这次课程设计对于我来说收获很大。通过本次实验，我认识到了实践的重要，也提高了我的实际动手能力。我们要学会把理论联系实际，而这次课程设计就是一个很好的机会，不仅能提高我们的理论知识，而且也培养了我们的实际动手能力。尽管在中间遇到很多问题，我的设计最后在老师的检查下发现了自己存在的问题，是因为自己想的太简单，没有认真思考。但是经过老师的指导和同学的帮助，使得这次实验能顺利完成，而且在讨论中我们也学到了很多知识，而且也对也前的知识做了一个很好的回顾。在这次实验中，我体会到在进行一个综合性的硬件设计时，要全面考虑问题，比如想用其他信号来控制一个信号，就要考虑到和这个信号直接或间接关系的信号，必须是最重要相关的信号，然后用真值表来解决他们的关系，通过门电路来实现。下来就是在实际动手连接电路时的问题，由于种种客观方面的原因，导致理想和现实相差太远，输入电路不可以悬空，悬空并不是高电平，芯片上有接电源和接地的悬空是高电平，但这个高电平并不是，有时候它不是怎么高，这样地话，就会对后面地时序电路产生影响在通过这两个礼拜的设计实习，让