VHDL彩灯控制课程设计(最终版)对外要点.pdf
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1、课程设计 班级:电信 XX-1 姓名:XXX 学号:XXXXXXXX 指导教师:XX 成绩: EDA 与 VHDL 语言 课程设计报告 电子与信息工程学院 信息与通信工程系 II 摘要 此设计是以现场可编程逻辑器件(FPGA) 为设计载体,以硬件描述语言(VHDL) 为 主,以原理图输入设计为辅的表达方式,以Quartus II 开发软件和EDA 实验箱为设 计工具,阐述了九路彩灯控制器的工作原理和软硬件的实现方法。它以按键控制彩 灯工作模式,并对所设计的控制器进行了功能仿真和编程下载进行硬件验证,而且 顺利实现设计目标。 关键词: VHDL ;FPGA ;彩灯;仿真;编程 III 目录 摘要
2、 . II 引言 1 1 设计任务及要求 2 1.1 课程设计的目的 2 1.2 设计任务及要求 2 2. 系统设计方案 3 2.1 系统整体设计 3 3 各个分模块设计与控制. 4 3.1 时序模块 . 4 3.1.1 时序模块功能 4 3.1.2 时序模块程序. 4 3.1.3 时序模块波形仿真 . 5 3.2 显示模块 5 3.2.1 显示模块功能. 5 3.2.2 显示模块程序 6 3.2.3 显示模块仿真图 . 6 3.3 系统顶层设计 . 7 3.3.1 顶层程序设计 7 3.3.2 系统顶层波形仿真 . 7 4.总结与心得 8 参 考文 献 . 9 附录 1 . 10 附录 2
3、. 11 附录 3 . 13 1 引言 随着科技的发展 , 在现代生活中 , 彩灯作为一种景观应用越来越多的应用到节目庆典、 剧场灯光,橱窗装饰中。 EDA技术的应用引起电子产品及系统开发的革命性变革 , 以VHDL 为基础的多路彩灯 控制系统, 同时减少了设计芯片的数量、 缩小了体积、 降低了功耗、 提高了设计的灵活性、 可靠性和可扩展性。在电子电路设计领域中,电子设计自动化(EDA)工具已成为主要的设 计手段,而 VHDL 语言则是 EDA的关键技术之一,它采用自顶向下的设计方法,即从系统 总体要求出发,自上至下地将设计任务分解为不同的功能模块,最后将各功能模块连接形 成顶层模块,完成系统
4、硬件的整体设计。 本文介绍了基于 EDA技的多路彩灯控制器的设计与分析。在Quartus II环境下采用 VHDL 语言实现,论述 了基于 VHDL 语言和 FPGA芯片的数字系统设计思想和实现过程。多 路彩灯控制器通过对应的开关按钮,能够控制多个彩灯的输出状态,组合多种变幻的灯光 闪烁。 2 1 设计任务及要求 1.1 课程设计的目的 本次设计的主要目的是为了巩固所学的专业技术知识,培养学生综合运用所学知识与 生产实践经验,分析和解决工程技术问题的能力,培养初步的独立设计能力;通过课程设 计实践,了解并掌握一般的综合设计过程,训练并提高学生在理论计算、结构设计、工程 绘图、查阅设计资料、运用
5、标准与规范和应用计算机等方面的能力,更好地将理论与实践 相结合,提高综合运用所学理论知识独立分析和解决问题的能力。再设计完成后,还要将 设计的电路进行安装、调试,加强我们的动手能力。在此过程中培养从事设计工作的整体 观念。通过课程设计学习掌握适用EDA软件Quartus II,电路描述,综合,模拟仿真过程, 同时掌握 EDA的VHDL 语言。 1.2 设计任务及要求 设计一个多路彩灯控制器,能够在6 种不同的彩灯花型之间进行循环变化,并可设置 花型变化的节奏,且可进行复位。要求给出系统总体组成框图,设计思路,完成以上模块 的 VHDL 实现及功能仿真,顶层文件及整体仿真。 3 2. 系统设计方
6、案 2.1 系统整体设计 整个系统有三个输入信号,分别为由系统晶振产生的时钟信号CLK 脉冲,控制快慢的 信号 SPEED,复位清零信号CLR,输出信号是9 路彩灯输出状态。系统整体设计框图如 图 2-1: 图 2-1 系统整体设计框图 4 3 各个分模块设计与控制 3.1 时序模块 3.1.1时序模块功能 该模块主要功能:通过CLK 、CLR 、SPEED 三个输入端口和CLK1 输出端口, 实现分频电路的可控调节,从而控制彩灯的各个花型的变换速度快慢。框图入3-1 所示 图 3-1 时序模块框图 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,
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