EDA多路彩灯控制器设计报告

EDA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

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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: 000000000 S1: 001001001 S2: 010010010 S3: 011011011 S4: 100100100 S5: 101101101 S 6：110110110

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：

LIBRARY IEEE;

USE IEEE.std_logic_1164.ALL; USE IEEE.std_logic_unsigned.ALL; ENTITY SX IS PORT(

SPEED:IN STD_LOGIC; CLK:IN STD_LOGIC; CLR:IN STD_LOGIC; CLK1:OUT STD_LOGIC); END SX;

ARCHITECTURE ART OF SX IS SIGNAL CK:STD_LOGIC; BEGIN

PROCESS(CLK,CLR,SPEED)IS

VARIABLE TEMP:STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0); BEGIN

IF CLR='1' THEN CK<='0'; TEMP:=\

ELSIF(CLK'EVENT AND CLK='1')THEN IF(SPEED='1')THEN IF TEMP=\ TEMP:=\ CK<=NOT CK;

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ELSE TEMP:=TEMP+'1'; END IF; ELSE

IF TEMP=\ TEMP:=\ CK<=NOT CK; ELSE

TEMP:=TEMP+'1'; END IF; END IF; END IF; END PROCESS; CLK1<=CK; END ART;

5).显示模块电路程序如下：

LIBRARY IEEE;

USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY XS IS

PORT(CLK1:IN STD_LOGIC; CLR:IN STD_LOGIC;

LED:OUT STD_LOGIC_VECTOR(8 DOWNTO 0)); END ENTITY XS; ARCHITECTURE ART OF XS IS TYPE STATE IS(S0,S1,S2,S3,S4,S5,S6); SIGNAL CURRENT_STATE:STATE;

SIGNAL LIGHT:STD_LOGIC_VECTOR(8 DOWNTO 0); BEGIN

PROCESS(CLR,CLK1)IS

CONSTANT L0:STD_LOGIC_VECTOR(8 DOWNTO 0):=\

CONSTANT L1:STD_LOGIC_VECTOR(8 DOWNTO 0):=\

CONSTANT L2:STD_LOGIC_VECTOR(8 DOWNTO 0):=\

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CONSTANT L3:STD_LOGIC_VECTOR(8 DOWNTO 0):=\

CONSTANT L4:STD_LOGIC_VECTOR(8 DOWNTO 0):=\

CONSTANT L5:STD_LOGIC_VECTOR(8 DOWNTO 0):=\

CONSTANT L6:STD_LOGIC_VECTOR(8 DOWNTO 0):=\

BEGIN

IF CLR='1' THEN

CURRENT_STATE<=S0; LIGHT<=L0;

ELSIF(CLK1'EVENT AND CLK1='1')THEN CASE CURRENT_STATE IS

WHEN S0=> LIGHT<=\TE<=S1;

WHEN S1=> LIGHT<=L1; CURRENT_STATE<=S2;

WHEN S2=> LIGHT<=L2; CURRENT_STATE<=S3;

WHEN S3=> LIGHT<=L3; CURRENT_STATE<=S4;

WHEN S4=> LIGHT<=L4; CURRENT_STATE<=S5;

WHEN S5=> LIGHT<=L5; CURRENT_STATE<=S6;

WHEN S6=> LIGHT<=L6; CURRENT_STATE<=S1;

END CASE; END IF; END PROCESS; LED<=LIGHT; END ART;

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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

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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，让我真正理解了书本上知识，也让我知道我们课本上的知识在实际中怎么应用，理论联系实践，相互关系。通过此次设计，我对理论知识的学习有了很大的兴趣，现在我可以主动的去学习，我明白自己该学习那个方面，重点是什么。我也掌握的了在理论中遇到问题，应该怎样去解决，在实际中遇到迷团应该怎样去检查调试。最后，我非常感谢每天一直在实验室指到我们的老师。因为是他们使我在这次设计中受 益非浅。

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