多路彩灯控制器22.docVIP

EDA技术课程大作业 设计题目：多路彩灯控制器 院 系：电子信息与电器工程系 学生姓名： 学 号： 200902070038 专业班 2010 年 12月 10日 多路彩灯控制器 1. 设计背景和设计方案 1.1 设计背景 在大型的节日晚会，娱乐场所，橱窗装饰中，多路彩灯被广泛的应用，它通过多路彩灯控制器控制对应的开关按钮，能够控制多个彩灯的输出状态，组合多种变幻的灯光闪烁，营造出良好的氛围。 1.2设计方案 多路彩灯控制器，能循环变化花型，可清零，可选择花型变化节奏。彩灯控制器有16路发光二极管构成，当控制器开关打开时，能够在6种不同的彩灯花型之间进行循环变化，控制器具备符文清零的功能，一旦复位信号有效，不论控制器花型变化处于何种状态，都会无条件即刻清零，恢复到初始状态；节拍选择按钮，按下此按钮，多路彩灯控制器的花型变化的节奏减缓，放开此按钮，则节奏变换相对加快。 整个系统共有三个输入信号，分别为控制器快慢节奏控制信号OPT，复位清零信号CLR和时钟脉冲信号CLK，输出信号则是16路彩灯的输出状态LED[15…0]。 多路彩灯控制器有两个主要的电路模块组成：时序控制电路模块和显示控制电路模块，时序控制电路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控制电路的时钟信号，显示控制电路根据输入时钟信号的周期，有规律的输出预先设定的6中彩灯花型，从而使得多路彩灯控制器在一定的输入条件下提供符合设计要求的有效输出。 2. 方案实施 2.1时序控制电路 在时序控制电路的模块CLR为复位清零信号，高电平有效，但一旦该信号有效，电路无条件复位为初始状态OPT为快慢节奏选择信号，低电平时节奏快，高电平时节奏慢，CLKOUT为输出信号，CLR信号有效时，CLKOUT输出为0，否则CLKOUT的周期随OPT信号的改变而改变。 时序控制电路的VHDL源程序如下： library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity metronome is port( clk:in std_logic; clr:in std_logic; opt:in std_logic; clkout:out std_logic ); end metronome; architecture rtl of metronome is signal clk_tmp:std_logic; signal counter:std_logic_vector(1 downto 0); begin process(clk,clr,opt) begin if clr=1 then clk_tmp=0; counter=00; elsif clkevent and clk=1 then if opt=0then if counter=01then counter=00; clk_tmp=not clk_tmp; else counter=counter+1; end if; else if counter=11then counter=00; clk_tmp=not clk_tmp; else counter=counter+1; end if; end if; end if; end process; clkout=clk_tmp; end rtl; 运行结果： 时序控制电路所产生的控制时钟信号的快慢两种节奏分别为输入时钟信号频率的1/4和1/8，输出时钟控制信号可以通过对输入时钟的计数来获得，当OPT为低电平是，输出每经过两个时钟周期进行翻转，实现四分频的快节奏，当OPT为高电平时，输出每经过四个时钟周期进行翻转，实现八分频的慢节奏。 波形图仿真 仿真结果： 当复位信号为高电平时，信号使能，使得电路不论处于何种状态或时钟周期的哪个位置，都即刻被复位清零。图中，复位信号从时钟下降沿开始有效，输出信号不必等到时钟的上升沿就马上恢复为初始状态。 当快慢节奏选择信号OPT为低电平时，此时的时序控制电路起着四分频分频器的作用，每经过两个输入时钟周期，输出信号都进行翻转；当快慢节奏选择信号OPT为高电平时，时序控制控制电路类似于八分频分频器，每经过四个输入时钟周期，输出信号进行翻转；OPT信号取值不同时，对应的输出控制信号的周期也不相同，二者分别表现了两种频率不同的快慢周期信号。 2.2显示控制电路 显示控制电路的输入信号CLK和CLR的定义与是序