EDA课程设计---多路彩灯控制的设计.pdf

物理科学与技术学院

EDA课程设计

课题:多路彩灯控制的设计

专业班级：电信0802班

多路彩灯控制的设计

摘要：当今时代科技发展日异月新，彩灯作为一种景观应用越来越多。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。它的发

展给电子系统的设计带来了革命性的变化，EDA软件设计工具，硬件描述语言，

可编程逻辑器件（PLD）使得EDA技术的应用走向普及。本次设计是十六路彩灯控

制器,现代生活中,彩灯已经成为必不可少的景观,本次设计本着与实际生活密切

联系的原则,论述了使用VHDL设计十六路彩灯控制器的过程。VHDL为设计提供了

更大的灵活性，使程序具有更高的通用性。同时也提高了设计的灵活性、可靠性

和可扩展性,为大学生更好地认识社会提供了很好的机会。

关键词：电子设计自动化(EDA)；VHDL；彩灯控制器；

一、彩灯控制系统的实现

1.1设计思路

用VHDL语言设计了一个十六路彩灯控制器，六种花型循环变化，有清零开

关，并且可以选择快慢两种节拍。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，将整个控制器分为两个部分，分别为时序控制模块和显示控制模块。时序控

制模块实现的功能是产生1／４和１／８的时钟信号。显示控制模块中实现的六

种花型分别为：

整个电路仅有时序控制和显示控制两个模块。

1.2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。应充分利用ＶＨＤＬ“自

顶向下”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。

根据系统设计要求可知，整个系统共有三个输入信号：控制彩灯节奏快慢的

基准时钟信号CLK_IN,系统清零信号CLR，彩灯节奏快慢选择开关CHOSE_KEY；

共有十六个输出信号LED[15..0]，分别用于控制十六路彩灯。

据此，我们可以将整个彩灯控制电路MODEL分为两大部分：时序控制电路

MODEL1和显示控制电路MODEL2。系统的工作原理如下：

时序控制电路MODEL1根据输入信号CHOSE_KEY，CLR，CLK_IN产生的符合

一定要求的、供显示控制电路MODEL2使用的控制时钟信号，而显示控制电路

MODEL2则根据时序控制电路MODEL1输入的控制时钟信号，输出六种花型循环变

化的、控制十六路彩灯工作的控制信号，这些控制信号加上驱动电路一起控制彩

灯工作。

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

终设计方案由一个十六路彩灯花样循环显示控制器和一个时序控制分模块组成。

时序控制模块根据输入信号不同频率的选择不同的时钟信号输送到彩灯循环显

示控制器,从而达到控制彩灯闪烁速度的快慢。

1.3整体框图

二、模块设计及功能

一、模块功能描述

时序控制模块的功能是产生输入脉冲的１／４分频脉冲信号和１／８分频

脉冲信号，以此控制十六路彩灯的快慢节奏变化。

显示控制模块的功能是使电路产生六种花型并且循环显示，以此实现本次课

程设计要求实现的多路彩灯控制器的花型循环显示功能。

模块的设计使得程序得以实现，对于程序的理解和对模块的设计紧密的联系

起来利用EDA技术方便快捷的实现了设计。用VHDL进行设计，首先应该理解，

VHDL语言是一种全方位硬件描述语言，包括系统行为级，寄存器传输级和逻辑

门级多个设计层次。应充分利用VHDL“自顶向下”的设计优点以及层次化的设

计概念，层次概念对于设计复杂的数字系统是非常有用的，它使得我们可以从简

单的单元入手，逐渐构成庞大而复杂的系统。

2.1时序控制模块

时序控制模块是本程序的时钟信号选择模块，它的功能是产生输入脉冲

的１／４分频脉冲信号和１／８分频脉冲信号，以此控制十六路彩灯的快慢节奏

变化。时序控制模块在本电路中起着至关重要的作用，它以彩灯闪动快慢节奏的

变化实现了多路彩灯绚丽多彩的花型节奏变化。时序控制电路是整