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沈阳理工大学EDA技术课程设计报告

1设计目的

熟练掌握EDA技术利用计算机方面的课程解决专业课程方面点具体问题，达

到解决问题，完成课程设计任务，培养实践的目的。

2设计要求和任务

利用所学的EDA设计方法设计彩灯控制器，熟练使用使用

QUARTUSII应用软件，进一步学习使用VHDL语言、原理图等EDA设计

方法进行综合题目的方法。

功能要求:

1.要有多种花型变化(至少4种).

2.多种花型可以自动变换，循环往复.

3.彩灯变换的快慢节拍可以选择.

4.具有清零开关.

3总体设计思路及原理描述

3.1功能描述

在电路中以1代表灯亮,以0代表灯灭,由0,1按不同的规律组合代表不

同的灯光图案,同时使其选择不同的频率,从而实现多种图案多种频率的花样功

能显示。在该电路中只需简单的修改程序就可以灵活地调整彩灯图案和变化方

式。下面就以一个十六路彩灯控制系统的实现为例进行简单说明。此十六路彩

灯控制系统设定有六种花样变化,这六种花样可以进行自动切换,并且每种花

样可以选择不同的频率。

3.2设计原理

用VHDL进行设计,首先应该了解,VHDL语言一种全方位硬件描述语言,包

括系统行为级,寄存传输级和逻辑门级多个设计层次。应充分DL利用“自顶

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向下”的设计优点以及层次化的设计概层次概念对于设计复杂的数字系统是非

常有用它使得人们可以从简单的单元入手,逐渐构成庞大而复杂的系统。

首先应进行系统模块的划分,规定每一模块的功能以及各个模块之间的接口。

最终设计方案为:以一个十六路彩灯花样控制器、一个四频率输出分频器,一

个四选一控制器和一个时间选择器总共四部分来完成设计。四选一控制器从分

频器选择不同频率的时钟信号输送到彩灯花样控制器,从而达到控制彩灯闪烁

速度的快慢,时间选择器控制每种速度维持的时间长短。整个十六路彩灯控制

系统设计的模块图如图1所示

图一

4分层次方案设计及代码描述

4.1子模块及其功能

本次设计分为四个子模块,即十六路彩灯花样控制器、四频率输出分频器,四

选一控制器和时间选择器,其子模块及其功能如下:

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4.1.1四频率输出分频器

在本次设计中,设计了六种花样,要求这六种花样以不同的频率显示,而

只有一个输入的时钟信号,所以对所输入的时钟信号进行2分频,4分频,8

分频,16分频,得到四种频率信号,CLKDIV模块用来完成此功能。

4.1.2时间选择器

时间选择器实际上是两个分频器,其中一个频率是另一个频率的两倍。本

来这两个分频器是可以在上述的四频率输出器中实现的,但为了方便地为四选

一控制器提供不同的时间选择条件,就将这两个分频器独立开来。这两个输出

的时钟信号组合起来就可以为四选一控制器提供00,01,10,11四个时间选择条

件,如

下图三所示。

图二

4.1.3四选一控制器

四选一控制器功能是从分频器中选择不同频率的时钟信号送给彩灯控制器,实

现彩灯闪烁的频率变化。

4.1.4彩灯控制器

彩灯控制电路是整个设计的核心,它负责整个设计的输出效果即各种彩灯

图案的样式变化。该程序充分地说明了用VHDL设计电路的“弹”性,即可

通过改变程序中输出变量Q的位数来改变彩灯的数目。其中,P1进程对灯闪

的速度控制有两种方式可改变灯闪的速度:一是改变外部时钟的赋值,二是改变

信号U的位数。P2进程能进行彩灯的图案控制,改变s的位数即可改变要控

制图案的数目,改变输