流水灯VHDL16241.pdf

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1、基于VHDL流水灯的设计 电子信息科学与技术 刘敏 何磊 成江波 一、设计内容 流水灯是一串按一定的规律像流水一样连续闪亮，流水灯控制是可编程控制器的一个应用，其控制思想在工业控制技术领域也同样适用。流水灯控制可用多种方法实现，但对现代可编程控制器而言，基于 EDA 技术的流水灯设计也是很普遍的。要求采用可编程逻辑器件实现一个流水灯控制电路，12 个 LED 灯能连续发出 4 种不同的流水显示形式。彩灯控制器的第 1 种花样为彩灯按顺时针方向逐次点亮；第 2 种花样为彩灯按逆时针方向逐次点亮，然后全灭全亮；第 3 种花样为彩灯两边同时亮 1、2、3、4、5、6 个逐次向中间移动再散开；第 4

2、种花样为彩灯连续交叉闪烁。多个花样自动变换，循环往复。二、设计方案 彩灯是由 FPGA 板上的 LED 灯代替，有以下 4 种闪烁效果 1.彩灯按顺时针方向逐次点亮。2.彩灯按逆时针方向逐次点亮，然后全灭全亮。3.彩灯两边同时亮 1、2、3、4、5、6 个逐次向中间移动再散开。4.彩灯连续交叉闪烁。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，分别对应彩灯的四种变化模式、利用 VHDL 语言实现该功能.三、系统框图 四、流水灯设计程序 library IEEE;use led1 is port(sysclk:in std

3、_logic;dout:out std_logic_vector(11 downto 0);end led1;architecture jgt of led1 is signal cnt:std_logic_vector(7 downto 0);-variable count:integer RANGE 0 TO 7;signal count:std_logic_vector(5 DOWNTO 0);begin process(sysclk)begin if(sysclkevent and sysclk=1)then cnt=cnt+1;cnt =00000000;count dout dou

4、t dout null;end case;end process;end jgt;五、系统仿真与调试 1.仿真波形图 通过 QuartusII 软件，我们进行了仿真，其仿真波形如下图：图一:仿真波形图 由设计要求可知，本设计要求采用可编程逻辑器件实现一个流水灯控制电路，12 个 LED 灯能连续发出 4 种不同的流水显示形式。彩灯控制器的第 1 种花样为彩灯按顺时针方向逐次点亮；第 2 种花样为彩灯按逆时针方向逐次点亮，然后全灭全亮；第 3 种花样为彩灯两边同时亮 1、2、3、4、5、6 个逐次向中间移动再散开；第 4 种花样为彩灯连续交叉闪烁。多个花样自动变换，循环往复。从仿真的波形可以看出

5、，实现了相应的功能。2.电路原理图 在 QuartusII 软件中利用硬件描述语言描述电路后，用 RTL Viewers 生成的对应的电路图如下所示：图二:用 RTL Viewers 生成的电路图 六、设计总结 通过本次设计明白了 VHDL 语言的实用性，同时对 QuartusII 有了进一步的了解。虽然在设计过程种遇到了许多麻烦，比如语言编写的错误，思路想法的偏离.但通过问同学，老师，以及上网了解后最终还是纠正了这些错误。不过通过不断的检查和咨询，最终还是编写成功了。也通过本次彩灯设计让我知道了日常生活种各种花样灯的工作模式，希望能够通过接下来的学习，自己能够设计出生活中实用的样式灯。通过这

6、次课程设计，可以很好的把各个章节的模块融合到一起，对以后的学习，设计很有帮助，感觉自己在动手操作方面有质上的飞跃。不仅掌握 QuartusII软件的使用，与此同时，还对电子设计的思路有了更多的认识。通过对 EDA 设计中的 TOP-DOWN 设计方式的运用，体会到了对于一个大型系统的设计方案选取应从顶向下的设计思路，这与传统的至底向上的设计方式有很大改进，且设计效率得到大大提高。通过这次的实验，理解了电子技术设计的设计多种方法和流程，夯实了 QuartusII 的操作流程。很显然，任何的实践活动，都不可能闭门造车，是必须去吸取前人的实践经验，这就要求在课程设计的过程中，从网络上，从图书馆，借寻

7、相关资料书籍等，有力地指导课程设计。这就要求在最后的大学时间里，要继续夯实相关的理论知识，继续多动手操作，提高具体的实践操作能力，为即将毕业的工作出路，做好充分的准备。七、参考文献 1 许飞.EDA 技术与实践M,北京:清华大学出版社，2011 2 黄智伟.全国大学生电子设计竞赛制作实训M,北京:北京航空航天大学出版社,2011 3 王金明编着.数字系统与 Verilog HDLM.电子工业出版社.4 卢毅编着.VHDL 与数字电路设计M.科技大学出版.2001 5 陈琼、潘礼.FPGA 系统设计与实践M.电子工业出版社.2005 6 侯佰亨，顾新编着.VHDL硬件描述语言与实际应用M.西安电子科社.2000