【正文】 第一篇：EDA課程設(shè)計(jì)彩燈控制器沈陽理工大學(xué)EDA技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告1設(shè)計(jì)目的熟練掌握EDA技術(shù)利用計(jì)算機(jī)方面的課程解決專業(yè)課程方面點(diǎn)具體問題，達(dá)到解決問題，完成課程設(shè)計(jì)任務(wù)，培養(yǎng)實(shí)踐的目的。2設(shè)計(jì)要求和任務(wù)利用所學(xué)的EDA設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)彩燈控制器，熟練使用使用QUARTUSII應(yīng)用軟件，進(jìn)一步學(xué)習(xí)使用VHDL語言、原理圖等EDA設(shè)計(jì)方法進(jìn)行綜合題目的方法。功能要求: (至少4種).，在電路中以 1 代表燈亮,以 0 代表燈滅,由 0,1按不同的規(guī)律組合代表不同的燈光圖案,同時(shí)使其選擇不同的頻率,從而實(shí)現(xiàn)多種圖案多種頻率的花樣功能顯示。在該電路中只需簡(jiǎn)單的修改程序就可以靈活地調(diào)整彩燈圖案和變化方式。下面就以一個(gè)十六路彩燈控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)為例進(jìn)行簡(jiǎn)單說明。此十六路彩燈控制系統(tǒng)設(shè)定有六種花樣變化 ,這六種花樣可以進(jìn)行自動(dòng)切換 ,并且每種花樣可以選擇不同的頻率。用VHDL進(jìn)行設(shè)計(jì) ,首先應(yīng)該了解 ,VHDL語言一種全方位硬件描述語言 ,包括系統(tǒng)行為級(jí) ,寄存?zhèn)鬏敿?jí)和邏輯門級(jí)多個(gè)設(shè)計(jì)層次。應(yīng)充分利用DL “自頂向下” 的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)以及層次化的設(shè)計(jì)概層次概念對(duì)于設(shè)計(jì)復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng)是非常沈陽理工大學(xué)EDA技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告有用它使得人們可以從簡(jiǎn)單的單元入手 ,逐漸構(gòu)成龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)。首先應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)模塊的劃分 ,規(guī)定每一模塊的功能以及各個(gè)模塊之間的接口。最終設(shè)計(jì)方案為:以一個(gè)十六路彩燈花樣控制器、一個(gè)四頻率輸出分頻器 ,一個(gè)四選一控制器和一個(gè)時(shí)間選擇器總共四部分來完成設(shè)計(jì)。四選一控制器從分頻器選擇不同頻率的時(shí)鐘信號(hào)輸送到彩燈花樣控制器 ,從而達(dá)到控制彩燈閃爍速度的快慢 ,時(shí)間選擇器控制每種速度維持的時(shí)間長(zhǎng)短。整個(gè)十六路彩燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的模塊圖如圖 1所示圖一4分層次方案設(shè)計(jì)及代碼描述本次設(shè)計(jì)分為四個(gè)子模塊 ,即十六路彩燈花樣控制器、四頻率輸出分頻器 ,四選一控制器和時(shí)間選擇器 ,其子模塊及其功能如下: 2沈陽理工大學(xué)EDA技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告在本次設(shè)計(jì)中 ,設(shè)計(jì)了六種花樣 ,要求這六種花樣以不同的頻率顯示 ,而只有一個(gè)輸入的時(shí)鐘信號(hào) ,所以對(duì)所輸入的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行 2 分頻 ,4 分頻 ,8分頻 ,16分頻 ,得到四種頻率信號(hào) ,CLKDIV模塊用來完成此功能。時(shí)間選擇器實(shí)際上是兩個(gè)分頻器 ,其中一個(gè)頻率是另一個(gè)頻率的兩倍。本來這兩個(gè)分頻器是可以在上述的四頻率輸出器中實(shí)現(xiàn)的 ,但為了方便地為四選一控制器提供不同的時(shí)間選擇條件 ,就將這兩個(gè)分頻器獨(dú)立開來。這兩個(gè)輸出的時(shí)鐘信號(hào)組合起來就可以為四選一控制器提供 00,01,10,11 四個(gè)時(shí)間選擇條件 ,如下圖三所示。圖二四選一控制器功能是從分頻器中選擇不同頻率的時(shí)鐘信號(hào)送給彩燈控制器 ,實(shí)現(xiàn)彩燈閃爍的頻率變化。彩燈控制電路是整個(gè)設(shè)計(jì)的核心 ,它負(fù)責(zé)整個(gè)設(shè)計(jì)的輸出效果即各種彩燈圖案的樣式變化。該程序充分地說明了用 VHDL設(shè)計(jì)電路的 “彈” 性 ,即可通過改變程序中輸出變量 Q 的位數(shù)來改變彩燈的數(shù)目。其中 ,P1進(jìn)程對(duì)燈閃的速度控制有兩種方式可改變燈閃的速度:一是改變外部時(shí)鐘的賦值 ,二是改變信號(hào)U 的位數(shù)。P2進(jìn)程能進(jìn)行彩燈的圖案控制 ,改變 s的位數(shù)即可改變要控制圖案的數(shù)目 ,改變輸出變量 Q 的組合即可變幻彩燈圖案。最后 ,當(dāng)各個(gè)模塊均完成上述操作之后 ,即可利用MAXPLUS2的原理圖輸沈陽理工大學(xué)EDA技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告入 ,調(diào)用各個(gè)元器件(底層文件),以原理圖的形式形成最后的十六路彩燈顯示系統(tǒng)(頂層文件),并且進(jìn)行仿真。仿真通過 ,即可下載到指定的 CPLD芯片里面 ,并進(jìn)行實(shí)際連線 ,進(jìn)行最后的硬件測(cè)試。當(dāng)然 ,可以將各個(gè)模塊所生成的元件符號(hào)存放在元件庫中 ,用以被其它人或其它的設(shè)計(jì)所重復(fù)調(diào)用 ,以簡(jiǎn)化后面的設(shè)計(jì)。 代碼描述 時(shí)序控制電路部分程序如下： library ieee。use 。use 。use 。entity timecontrol is定義實(shí)體 port(clk: in std_logic。時(shí)鐘信號(hào) clr: in std_logic。復(fù)位信號(hào) opt: in std_logic?？炻刂菩盘?hào) clkout: out std_logic輸出時(shí)鐘信號(hào))。end timecontrol。architecture one of timecontrol is signal clk_tmp: std_logic。signal counter: std_logic_vector(1 downto 0)。定義計(jì)數(shù)器 begin process(clk,clr,opt)begin 4沈陽理工大學(xué)EDA技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告if clr=39。039。 then清零 clk_tmp程序如下： library ieee。use 。沈陽理工大學(xué)EDA技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告entity showcontrol is port(clk: in std_logic。輸入時(shí)鐘信號(hào) clr: in std_logic。復(fù)位信號(hào)led: out std_logic_vector(15 downto 0))。彩燈輸出end showcontrol。architecture one1 of showcontrol is type states is狀態(tài)機(jī)狀態(tài)列舉(s0,s1,s2,s3,s4,s5,s6,s7,s8,s9,s10,s11,s12,s13,s14,s15)。signal state: states。begin process(clk,clr)beginif clr=39。039。then statestate state state state state沈陽理工大學(xué)EDA技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告ledstatestatestatestatestatestatestatestatestatestatestatenull。end case。end if。end process。end architecture one1。沈陽理工大學(xué)EDA技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告程序如下：library ieee。use 。entity root is port(clk: in std_logic。clr: in std_logic。opt:in std_logic。led: out std_logic_vector(15 downto 0))。八路彩燈輸出 end colorled。architecture one3 of root is ponent timecontrol is定義元件：時(shí)序控制電路 port(clk: in std_logic。clr: in std_logic。opt:in std_logic。clkout: out std_logic)。end ponent timecontrol。ponent showcontrol is定義元件：顯示電路port(clk: in std_logic。clr: in std_logic。led: out std_logic_vector(15 downto 0))。end ponent showcontrol。signal clk_tmp: std_logic。begin u1: timecontrol port map(clk=clk,clr=clr,opt=opt,clkout=clk_tmp）；例化時(shí)序控制模塊沈陽理工大學(xué)EDA技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告u2: showcontrol port map(clk=clk_tmp,clr=clr,led=led)。例化顯示電路模塊 end architecture one3。5各模塊的時(shí)序仿真圖：圖三功能：時(shí)序控制電路metronome的功能是，用OPT控制輸入信號(hào)CKL_IN的快慢節(jié)拍。而CLR是控制開關(guān)。且從圖中可以看出，當(dāng)復(fù)位信號(hào)為高電平時(shí)，電路時(shí)鐘輸出清零，當(dāng)快慢信號(hào)OPT為低電平時(shí)，時(shí)序控制電路四分頻起作用，當(dāng)快慢信號(hào)OPT為高電平時(shí)，時(shí)序控制電路八分頻起作用，仿真結(jié)果符合電路要求。沈陽理工大學(xué)EDA技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 顯示控制電路showcontrol的仿真圖如下：圖四功能：顯示控制電路showcontrol的功能是控制花形的。且從圖中可以看出，當(dāng)復(fù)位信號(hào)有效時(shí)彩燈輸出為零，否則，顯示電路在十六種不同狀態(tài)間轉(zhuǎn)換。 頂層電路root系統(tǒng)的仿真圖如下：沈陽理工大學(xué)EDA技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告圖五功能：整個(gè)電路root系統(tǒng)是把showcontrol與timecontrol綜合成一個(gè)電路。且從圖中可以看出，從圖中可以看出當(dāng)OPT為高電平時(shí)彩燈狀態(tài)轉(zhuǎn)換慢，為低電平時(shí)轉(zhuǎn)換要快，當(dāng)復(fù)位信號(hào)有效時(shí)，所用輸出都清零。6總結(jié)通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，通過這次的課程設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)還是不足的，以后多應(yīng)該以理論為基礎(chǔ)，然后應(yīng)用到實(shí)踐中來，從理論中得出結(jié)論，才能提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在這次的課程設(shè)計(jì)里深入的接觸了運(yùn)用電子集成元器件制作多路彩燈的過程，并和同學(xué)一起討論用軟件制作出了這一個(gè)多路彩燈控制系統(tǒng)。正所謂“紙上談兵終覺淺，覺知此事要躬行?！睂W(xué)習(xí)任何知識(shí)，都要進(jìn)行實(shí)踐，只有那樣才能達(dá)到事半功倍的效果。沈陽理工大學(xué)EDA技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 參考文獻(xiàn)《EDA技術(shù)與數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)》鄒彥主編電子工業(yè)出版社《EDA技術(shù)實(shí)用教程》，潘松、黃繼業(yè)，科學(xué)出版社 《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》（第五版），閻石，高等教育出版社《電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）手冊(cè)》，王丹、童如松，電子工業(yè)出版社 《EDA技術(shù)程設(shè)計(jì)》，劉江海，華中科技大學(xué)出版社第二篇：eda課程設(shè)計(jì)彩燈控制器學(xué)習(xí)EDA開發(fā)軟件和MAX+plus Ⅱ的使用方法，熟悉可編程邏輯器件的使用，通過制作來了解彩燈控制系統(tǒng)。1）設(shè)計(jì)一個(gè)彩燈控制器，使彩燈（LED管）能連續(xù)發(fā)出四種以上不同的顯示形式；2）隨著彩燈顯示圖案的變化，發(fā)出不同的音響聲。3）擴(kuò)充其它功能。 方案論證這次的彩燈設(shè)計(jì)采用的是分模塊來完成的，包括分頻器、計(jì)數(shù)器、選擇器、彩燈控制器。其中彩燈控制器是用來輸出不同的花樣，彩燈控制器的輸出則是用一個(gè)32進(jìn)制的計(jì)數(shù)器來控制，揚(yáng)聲器的輸出時(shí)用不同的頻率來控制，所以用了一個(gè)集成分頻器來使輸入的頻率被分為幾種不同的頻率，不同頻率的選擇性的輸出則是用一個(gè)4選一的選擇器來控制?；谏鲜龅慕榻B本次的彩燈控制采用的模式6來進(jìn)行顯示。圖311 模式6結(jié)構(gòu)圖 模塊設(shè)計(jì)1)集成分頻器模塊設(shè)計(jì)要求顯示不同的彩燈的時(shí)候要伴隨不同的音樂，所以設(shè)計(jì)分頻器來用不同的頻率控制不同的音樂輸出。模塊說明：Rst:輸入信號(hào) 復(fù)位信號(hào) 用來復(fù)位集成分頻器的輸出使輸出為“0”，及沒有音樂輸出。Clk:輸入信號(hào) 模塊的功能即為分頻輸入的頻率信號(hào)。Clk_clk_clk_clk_10：輸出信號(hào) 即為分頻模塊對(duì)輸入信號(hào)clk的分頻，分別為1/4分頻輸出、1/6分頻輸出、1/8分頻輸出、1/10分頻輸出。圖321 集成分頻器2)32進(jìn)制計(jì)數(shù)器模塊32進(jìn)制模塊用來控制彩燈輸出模塊，即確定彩燈控制器的不同的輸出。Rst:輸入信號(hào) 復(fù)位信號(hào) 用來復(fù)位32進(jìn)制使其輸出為“00000”。Clk:輸入信號(hào) 用來給模塊提供工作頻率。Count_out[4..0]:輸出信號(hào) 即為32進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸出。圖322 32進(jìn)制計(jì)數(shù)器3)彩燈控制模塊彩燈控制模塊用來直接控制彩燈的輸出，使彩燈表現(xiàn)出不同的花樣。Rst:輸入信號(hào) 使彩燈控制模塊的輸出為“00000000”，即讓彩燈無輸出。Input[4..0]:輸入信號(hào) 不同的輸入使彩燈控制模塊有不同的輸出即彩燈顯示出不同的花樣。Output[7..0]:輸出信號(hào) 直接與彩燈相連來控制彩燈。圖323 彩燈控制模塊 4)4選1選擇器模塊Rst:輸入信號(hào) 復(fù)位信號(hào) 使選擇器的輸出為“0”。Inininin4：輸入信號(hào) 接分頻器的輸出。Inp[1..0]:輸入信號(hào) 接4進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸出用來控制選擇器的選擇不同的輸入選擇不同的輸出。Output：輸出信號(hào) 直接接揚(yáng)聲器即輸出的是不同的頻率來控制揚(yáng)聲器播放音樂。圖324 4選1選擇器5)4進(jìn)制計(jì)數(shù)器模塊4進(jìn)制計(jì)數(shù)器作為選擇器的輸入來控制選擇器選擇不同的頻率作為輸出控制揚(yáng)聲器工作。Clk:輸入信號(hào) 來為計(jì)數(shù)器提供工作頻率。Rst:輸入信號(hào) 復(fù)位信號(hào) 使計(jì)數(shù)器的輸出為“00”。圖325 4進(jìn)制計(jì)數(shù)器 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)整個(gè)系統(tǒng)就是各個(gè)分模塊組成來實(shí)現(xiàn)最后的彩燈控制功能，系統(tǒng)又兩個(gè)時(shí)鐘來控制一個(gè)是控制32進(jìn)制計(jì)數(shù)器即控制彩燈控制模塊來實(shí)現(xiàn)彩燈的不同輸出，另一個(gè)時(shí)鐘為分頻器的輸入來進(jìn)行分頻處理，最后用來控制揚(yáng)聲器發(fā)出不同的音樂，具體分頻處理的時(shí)鐘的頻率比實(shí)現(xiàn)彩燈控制的時(shí)鐘頻率要高。圖 331 系統(tǒng)功能模塊這次的E