8路输出的彩灯循环控制电路数电说明书(内附电路图)

电子课程设计——8路彩灯显示目录一、设计任务与要求——————————————3二、总体框图—————————————————3三、选择器件—————————————————4四、功能模块—————————————————5五、总体设计电路———————————————7六、总结———————————————————9参考文献—————————————————9八路彩灯设计一、设计任务与要求控制8个LED进行花色显示，设计五种模式:LED从左到右依次闪烁；LED 从右到左依次闪烁；LED从中间到两边依次闪烁；LED奇数指示灯依次闪烁；LED偶数指示依次闪烁。

五种模式循环切换，复位键（CLR）控制系统的运行与停止。

二、总体框图方案一：图（1）方案一框图时钟输入：给分频电路时钟脉冲；计数器：控制五种循环模式的转换；移位寄存器：通过移位实现每种模式的所有状态；LED显示：彩灯演示；清零输入：CLR键，实现复位功能。

方案二；图（2）方案二框图时钟输入：给分频电路时钟脉冲；控制电路：状态机，当时钟输入给状态机一个脉冲输入后，状态机就会自动进行第一种循环，当第一种循环结束后，状态机会自动进行下一个循环,依次类推，当第五种循环模式结束后，状态机就会自动转换到第一种模式，这样一直循环下去。

LED显示：彩灯演示；清零输入：CLR键，实现复位功能；方案选择：方案二；选择理由：结构简单，易于实现。

三、选择器件1、Quartus II 6.0 软件；2、FPGA适配器实验板：标准配置是EP1C12Q240C8；3、下载接口是数字芯片的下载接口（JTAG），下载形式为USB-Blaster，主要用于FPGA芯片的数据下载；4、时钟源；5、电源、八个LED灯。

四、功能模块1、LED(状态机)模块图（3）LED（状态机）模块LED模块由两个主控进程控制，时序进程和辅助进程组成，各进程分工明确。

在完整的循环过程中，状态机中最先启动的是以CP为敏感信号的时序进程，当时序进程被启动后，按顺序进行五种循环模式，当CLR接收到一个低电平脉冲时，循环将自动恢复到第一种循环模式，继而进行循环.2、LED模块VHDL程序library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity cdxs isport(led : out std_logic_vector(7 downto 0);vga: out std_logic_vector(3 downto 0); ---控制小灯亮暗cp ,clr : in std_logic;ledd: out std_logic); ---20MHZ clock signalend cdxs;architecture one of cdxs is--signal fre :STD_LOGIC;signal s :std_logic_vector(5 downto 0); ---6花色signal s1 :std_logic_vector(7 downto 0); ---赋值给8个小灯beginvga<="0001";p1:process(cp,clr)beginif clr='1' thens<= "000000";ledd<=s(1);elsif cp'event and cp='1' thenif s<="100010" then s<=s+1;elses<="000000";end if;end if;ledd<=s(1);if s= "000000" then s1<="10000000";elsif s= "000001" then s1<="01000000";elsif s= "000010" then s1<="00100000";elsif s= "000011" then s1<="00010000";elsif s= "000100" then s1<="00001000";elsif s= "000101" then s1<="00000100";elsif s= "000110" then s1<="00000010";elsif s= "000111" then s1<="00000001";elsif s= "001000" then s1<="00000010";elsif s= "001001" then s1<="00000100";elsif s= "001010" then s1<="00001000";elsif s= "001011" then s1<="00010000";elsif s= "001100" then s1<="00100000";elsif s= "001101" then s1<="01000000";elsif s= "001110" then s1<="10000000";elsif s= "001111" then s1<="00011000";elsif s= "010000" then s1<="00100100";elsif s= "010001" then s1<="01000010";elsif s= "010010" then s1<="10000001";elsif s= "010011" then s1<="10000000";elsif s= "010100" then s1<="00100000";elsif s= "010101" then s1<="00001000";elsif s= "010110" then s1<="00000010";elsif s= "010111" then s1<="01000000";elsif s= "011000" then s1<="00010000";elsif s= "011001" then s1<="00000100";elsif s= "011010" then s1<="00000001";elsif s= "100000" then s1<="11111111";else s1<="00000000";end if;led<=not s1;3、仿真结果图（4）时序仿真图仿真分析：有仿真结果可以看出，在清零端 CLR输入无效时，在时钟脉冲的作用下，LED[7..0]的状态分别为011111111，10111111，11011111，11101111，11110111，11111011，11111101，11111110。

工作原理
该电路先由光敏电阻、继电器、9014三极管组成光控制电路，电路的光敏电阻受到光的照射下，光敏电阻呈低阻状态，使9014三极管的基极电位降低，处于截止状态，继电器K不吸合，灯不亮；当光敏电阻不受到光照条件，光敏电阻的阻值逐渐变大，9014三极管的基极电位上升，当上升到一定程度后，9014三极管导通，继电器K吸合，电路有输出，灯亮。

再由555定时器、74LS90计数器、74LS138译码器组成八路彩灯循环电路（如图2）。

74LS90计数器的时钟
由555震荡电路提供，改变555的震荡频率可改变计数器的计数快慢，即可控制彩灯的闪烁快慢，计数器输出信号输入至138译码器，由138译码，根据计数器输出不同的计数结果，即可控制138译码器译码得到8种不同的输出信号，决定控制彩灯的循环变化。

显然，不同的计数器与译码器电路，得到的是不同的彩灯循环控制结果。

若译码器不变，在计数器的控制端输入不同的控制信号，进行不同的计数，则在输出端可见不同的彩灯循环输出。

《8路彩灯控制电路设计》祥设计报告专业：_______________班级：_______________姓名: ________________学号：_______________指导教师：____________2014年6月25日1 •课程设计的目的2. 课程设计题目描述和要求3. 电路设计4. 设计过程中遇到的问题及解决办法5. 结论与体会附表参考书目1 •课程设计目的1.熟悉仿真软件Multisim ,使用软件经行电路仿真；2.第握数字电路课程学习的常见芯片的功能，熟悉其工作原理：3.了解数字系统设计的基本思想和方法，学会科学的分析问题、解决问题;4.增强学生动手能力，增加学生理论和实践结合的机会。

2. 课程设计题目描述和要求设计题目八路彩灯控制电路设计，即设计并制作8路彩灯控制电路，用以控制8个LED按照不同的花色闪烁设计要求1. 接通电源，电路开始工作，LED灯闪烁：2. LED灯按照事先设计的方式工作，要求闪烁的模式不能少于三种模式3. 电路设计3. 1闪烁花型设计花型I ：8路彩灯分成两半从右到左依次点亮，全亮后再从右到左依次熄灭。

花型1【：8路彩灯由中间到两讪对称的依次点亮，余亮后仍由中间到两劝对称熄灭。

花型1【1： 8路彩灯分成两半从左到右依次点亮，全亮后再从左到右依次熄灭。

花型IV： 8路彩灯由两边到中间对称的依次点亮，全亮后仍由两边到中间对称熄灭。

花型状态编码表如表3. 1. 1所示。

每种花型连续循环两次，四种花型轮流交替，为了更好的显示结果本文用指示灯模拟彩灯。

表3. 1. 1 8路彩灯输出状态编码表3. 2设计原理3. 2.1系统的逻辑功能分析彩灯控制电路的原理框图如图3. 2. 1所示，它主要由控制器、编码器和脉冲信号发生器等部分组成。

图3. 2. 1彩灯控制器原理图编码器根据花型按节拍输出8路编码信号，控制彩灯按规定的规律亮、灭: 控制器为编码器提供所需的节拍脉冲及控制信号，控制整个系统的工作；脉冲信号发生器为系统提供时钟脉冲信号。

黄冈师范学院物理科学与技术学院EDA课程设计课题：8路彩灯循环控制专业年级：电信0702学号：200722240218姓名：余涛指导老师：冯杰时间：2010年1月8日一、设计目的：1、熟练掌握VHDL的设计过程。

2、掌握软件和硬件结合实现功能。

3、了解FPGA/CPLD类芯片的功能及作用。

4、了解和掌握彩灯设计的思想从而为今后的电路设计奠基基础。

二、设计思想：采用的设计方法是一种高层次的“自顶而下”的全新设计方法，这种设计方法首先从系统设计入手，在顶层进行功能方框图的划分和结构设计。

通过对VHDL语言设计普通电路来实现彩灯的控制的电路，从而能够用MAX+PLU SⅡ平台上进行仿真实现功能。

三、功能描述：此八路彩灯有3种变化，这3种变化可以进行手动切换，三种变化分别为：1、彩灯自左向右依次点亮。

2、彩灯自左向右逐个点亮。

3、彩灯两边两个先亮，然后同时向中间逐个点亮，随后中间同时向两边熄灭。

四、设计原理：本实验主要是为了实现了彩灯循环点亮的不同控制，它主要由彩灯循环控制方式和彩灯循环点亮变化方式选择两大部分组成。

1、彩灯循环控制方式的设计，在这里主要是通过实验箱指示灯显示。

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点亮方式，同时使其选择不同的频率，从而实现多种变化多种频率的花样功能显示。

2、彩灯循环点亮变化方式选择，在这里设计了彩灯三种不同的循环变化方式。

我们用状态机来控制不同的点亮方式，从而达到不同的点亮方式随时切换变化。

五、程序设计：（1）实现功能1：LIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.all;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY caideng1 ISPORT(CLK:IN STD_LOGIC;RST:IN STD_LOGIC;Q:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));END caideng1;ARCHITECTURE a OF caideng1 ISSIGNAL NUM: INTEGER RANGE 7 DOWNTO 0;BEGINPROCESS(CLK)BEGINIF RST='1' THEN NUM<=0;ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN NUM<=NUM+1;END IF;END PROCESS;PROCESS(NUM)BEGINCASE NUM ISWHEN 0 =>Q<="10000000"; WHEN 1 =>Q<="01000000";WHEN 2 =>Q<="00100000"; WHEN 3 =>Q<="00010000";WHEN 4 =>Q<="00001000"; WHEN 5 =>Q<="00000100";WHEN 6 =>Q<="00000010"; WHEN 7 =>Q<="00000001";WHEN OTHERS =>NULL;END CASE;END PROCESS;END a;仿真波形：（2）实现功能2：LIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.all;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY caideng2 ISPORT(CLK:IN STD_LOGIC;RST:IN STD_LOGIC;Q:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));END caideng2;ARCHITECTURE a OF caideng2 ISSIGNAL NUM: INTEGER RANGE 7 DOWNTO 0;BEGINPROCESS(CLK)BEGINIF RST='1' THEN NUM<=0;ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1' THENIF NUM<=7 THEN NUM<=NUM+1;ELSE NUM<=0;END IF;END IF;END PROCESS;PROCESS(NUM)BEGINCASE NUM ISWHEN 0 =>Q<="10000000";WHEN 1 =>Q<="11000000";WHEN 2 =>Q<="11100000";WHEN 3 =>Q<="11110000";WHEN 4 =>Q<="11111000";WHEN 5 =>Q<="11111100";WHEN 6 =>Q<="11111110";WHEN 7 =>Q<="11111111";WHEN OTHERS =>NULL;END CASE;END PROCESS;END a;仿真波形：（3）实现功能3：LIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.all;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY caideng3 ISPORT(CLK:IN STD_LOGIC;RST:IN STD_LOGIC;Q:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0)); END caideng3;ARCHITECTURE a OF caideng3 ISSIGNAL NUM: INTEGER RANGE 7 DOWNTO 0; BEGINPROCESS(CLK)BEGINIF RST='1' THEN NUM<=0;ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1' THENIF NUM<=7 THEN NUM<=NUM+1;ELSE NUM<=0;END IF;END IF;END PROCESS;PROCESS(NUM)BEGINCASE NUM ISWHEN 0 =>Q<="00000000";WHEN 1 =>Q<="10000001";WHEN 2 =>Q<="11000011";WHEN 3 =>Q<="11100111";WHEN 4 =>Q<="11111111";WHEN 5 =>Q<="11100111";WHEN 6 =>Q<="11000011";WHEN 7 =>Q<="10000001";WHEN OTHERS =>NULL;END CASE;END PROCESS;END a;仿真波形：（4）状态机：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY caideng_ztj ISPORT(CLK,RST: IN STD_LOGIC;Q1,Q2,Q3: IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);T:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0)); END caideng_ztj;ARCHITECTURE behav OF caideng_ztj ISTYPE states IS (s0,s1,s2);SIGNAL YT : states ;BEGINP1: PROCESS(CLK,RST)BEGINIF RST ='1' THENYT <= S0;ELSIF CLK'EVENT AND CLK = '1' THENCASE YT ISWHEN s0 => YT <= s1;WHEN s1 => YT <= s2;WHEN s2 => YT <= s0;WHEN OTHERS => YT <= s0;END CASE ;END IF;END PROCESS ;P2: PROCESS(YT)BEGINCASE YT ISWHEN s0 => T(7 DOWNTO 0)<= Q1 (7 DOWNTO 0);WHEN s1 => T(7 DOWNTO 0)<= Q2 (7 DOWNTO 0);WHEN s2 => T(7 DOWNTO 0)<= Q3 (7 DOWNTO 0);WHEN OTHERS => T(7 DOWNTO 0)<=Q1 (7 DOWNTO 0); END CASE ;END PROCESS P2 ;END behav;仿真波形：（5）实现上述3项功能的总原理图：仿真波形：六、实验箱调试：1、引脚锁定：我选用实验电路结构图NO.7为这次彩灯硬件调试的操作界面。

目录1绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2 彩灯控制器的发展 (2)1.3课题研究内容 (2)2研究方案与预期成果 (2)2.1研究方案 (2)2.2预期成果 (3)3系统硬件设计 (3)3.1设计任务 (3)3.2题目设计 (3)3.3设计题目原理 (3)3.4原理框图 (4)3.5各部分电路图 (4)3.6芯片功能介绍 (6)4软件系统设计 (12)4.1软件平台 (12)4.2软件功能 (12)4.3软件分析手段 (13)4.4设计仿真结果 (13)5系统硬件焊接与调试 (14)5.1焊接技术 (14)5.2元件清单 (17)5.3实物图 (17)总结 (18)致谢 (19)参考文献 (20)8路彩灯控制器的设计摘要:在现代生活中，彩灯作为一种装饰，既可以增强人们的感观，起到广告宣传的作用，又可以增添节日气氛，不仅可以获得良好的观赏效果，而且可以省电。

本设计主要是实现八路彩灯的循环控制，利用555定时器设计多谐振荡器,输出一定频率的脉冲，利用138译码器译码得到不同的输出信号，决定彩灯的循环变化，利用计数器74LS90进行信号的脉冲激励和一块74138的控制以实现彩灯的循环控制。

利用译码器和计数器等设计实现彩灯控制电路，改变电路的不同工作状态，控制彩灯变幻出循环的闪烁效果。

设计电路实用，也可以通过计算机仿真直观地看到循环彩灯的控制效果，综合运用所学数字电路知识，学会设计和调试方法，从而产生浓厚兴趣。

如果稍微改动控制电路，可以更加完善，完成对彩灯多种变换亮法设计。

关键词设计原理芯片功能软件介绍焊接技术1绪论1.1课题背景彩灯控制电路应用越来越丰富我们的生活，成为我们生活不可缺少的一部分。

新中国成立后，彩灯得到了更大的发展，特别是随着我国科学技术的发展，彩灯更是花样翻新，奇招频出，传统的灯工艺和现代科学技术紧密结合，将电子、建筑、机械、遥控、声学、光导纤维等新技术、彩灯的设计制作，把形、色、光、声、动相结合，思想性、知识性、趣味性、艺术性相统一。

程序和PROTEUS图已经做出来了（如下），preteus图可以运行简单的彩灯程序，但是运行这个程序时灯只是全亮不动，程序和proteus图都找不出问题，希望高手指点一二。

要求：1 从左到右排列，编号为1～8号。

系统启动后，灯管点亮的顺序依次为：1号→2号→3号→...→7号→8 号，时间间隔为1S。

8根彩灯全亮后，持续10S。

然后按照8号→7号→6号→...→2号→1号的顺序依次熄灭，时间间隔为1S。

灯管全部熄灭后，等待2S，再从8号灯管开始，按照8号→7号→6号→...→2号→1号的顺序依次点亮，时间间隔为1S。

全部点亮后持续20S，再按照1号→2号→3号→...→7号→8号的顺序熄灭，时间间隔仍为1S。

灯管全部熄灭后，等待2S，再重新开始上述过程的循环。

下面是已经做出来的程序：ORG 0000HLJMP STARTORG 0030HSTART: MOV TMOD,#10HMOV TH1,#3CHMOV TL1,#0B0H ;定时器1工作于模式1，时间为50msMOV P1,#0FFH ;低电平有效，灯熄灭MOV R7,#00HLOOP1: INC R7MOV A,R7MOV DPTR,#TAB1MOVC A,@A+DPTRMOV P1,ALCALL DELAY1CJNE R7,#8,LOOP1;8次没显示完则继续循环LCALL DELAY2;过程1MOV R7,#8LOOP2: DEC R7MOV A,R7MOVC A,@A+DPTRMOV P1,ALCALL DELAY1CJNE R7,#0,LOOP2;8次没完则继续循环LCALL DELAY1MOV R7,#0HLOOP3:INC R7MOV DPTR,#TAB2MOV A,R7MOVC A,@A+DPTRMOV P1,ALCALL DELAY1CJNE R7,#8,LOOP3;8次未完继续循环LCALL DELAY3MOV R7,#8HLOOP4:DEC R7MOV A,R7MOVC A,@A+DPTRMOV P1,ALCALL DELAY1CJNE R7,#0,LOOP4;8次未完继续循环LCALL DELAY1LJMP START ;开始下一个循环DELAY1:MOV R0,#20LOOP5:SETB TR1JNB TF1,$DJNZ R0,LOOP5CLR TR1RET ;一秒延时DELAY2:MOV R0,#9LOOP6:LCALL DELAY1DJNZ R0,LOOP6RET ;9秒延时DELAY3:MOV R0,#19LOOP7:LCALL DELAY1DJNZ R0,LOOP7RET ；19秒延时TAB1:DB 0FFH,7FH,3FH,1FH,0FHDB 07H,03H,01H,00HTAB2:DB 0FFH,0FEH,0FCH,0F8H,0F0HDB 0E0H,0C0H,080H,00HEND这是proteus图。

绪论数字电子技术已经广泛地应用于计算机，自动控制，电子测量仪表，电视，雷达，通信等各个领域。

例如在现代测量技术中，数字测量仪表不仅比模拟测量仪表精度高，功能高，而且容易实现测量的自动化和智能化。

随着集成技术的发展，尤其是中，大规模和超大规模集成电路的发展，数字电子技术的应用范围将会更广泛地渗透到国民经济的各个部门，并将产生越来越深刻的影响。

随着现代社会的电子科技的迅速发展，要求我们要理论联系实际，数字电子逻辑课程设计的进行使我们有了这个非常关键的机会。

随着科学的发展，人们生活水平的提高，人们不满足于吃饱穿暖，而要有更高的精神享受。

不论是思想，还是视觉，人们都在追求更高的美。

特别使在视觉方面，人们不满足于一种光，彩灯的诞生让人们是视觉对美有了更深的认识。

本设计是一个彩灯控制器，使其实用于家庭、商场、橱窗、舞厅、咖啡厅、公共广场等场所的摆设、装饰、广告、环境净化与美化。

本次课程设计在编写时参考了大量优秀教材，并得到太原科技大学机械电子工程学院测控技术与仪器教研室刘畅老师的大力支持，他提出来许多的意见和建议，在此表示衷心的感谢。

由于编者水平有限，本设计说明书难免出现不妥之处，恳请老师和广大读者给与批评并提出宝贵的意见，我将由衷地欢迎与感激。

编者2010年于太科大目录绪论 (1)一、课程设计题目 (3)二、课程设计目的 (4)三、课程设计基本要求： (4)四、课程设计任务和具体功能 (5)五、工作原理 (5)六、设计总框图 (6)七、电路元器件的说明 (6)八、总电路图 (27)九、调试与检测 (28)十、误差分析： (28)十一、设计心得体会。

(28)附录 (28)参考文献 (28)一、课程设计题目：8路输出的彩灯循环控制电路二、课程设计目的：1、巩固和加强“数字电子技术”、“模拟电子技术”课程的理论知识的理解和应用。

2、掌握电子电路的一般设计方法，了解电子产品研制开发的过程。

3、提高电子电路实验技能及Multisim10仿真软件的使用能力。

一、概述多功能流水灯因其具有高效节能、美观耐用等特点，而被广泛应用于节日、广告装饰，同时也为家居、庭院、休闲广场等装饰增添了不少色彩。

要求运用所学的数字逻辑知识设计一个8路彩灯控制电路。

8路彩灯控制电路功能描述：首先点亮第一盏灯，在第一盏灯熄灭之后，点亮第二盏灯，在第二盏灯熄灭之后，再去点亮第三盏灯，依次类推，直到点亮第八盏灯，看上去的效果就像亮点从第一盏灯依次流向第八盏灯，然后全部熄灭，反复循环这一过程。

理论部分已用Multisim软件进行仿真，完全符合要求。

二、方案论证设计一个8路彩灯控制电路，利用8进制计数法器依次输出一个低电平信号，每个信号对应一盏彩灯，控制每盏灯依次点亮然后灭掉，以此循环，做成一组流水灯。

方案一：方案一原理框图如图1所示。

其中8进制计数电路是利用74LS161N十进制计数器改变而成，通过产生1000的输出信号的状态进行异步置零，完成8进制循环，由一片74LS138芯片进行译码，来输出信号控制彩灯。

图1 8路彩灯电路的原理框图方案二：基本实际思路不变，采用74LS160芯片，但是其输出信号由两片74LS138芯片进行控制，其中一片进行3-8进制译码，另一片控制循环。

本设计采用方案一，只用两片主要芯片74LS161和74LS138，节省资源。

三、电路设计1.多谐振荡器电路采用555定时器，输出一个周期的脉冲。

由多谐振荡器的周期公式T=(R1+2*R2)*Ln2*C可知。

要求灯亮的时间为100ms-120ms，所以输出脉冲的周期也为100ms-120ms之间。

本实验选取的6欧的R1，5欧的R2，10uF的电容，所以输出周期为111.7ms的脉冲。

多谐振荡器电路图如图2。

图2 多谐振荡器示意图对于多谐振荡器调试情况如图3。

图3 多谐振荡器电路输出信号调试图2.8进制计数电路本设计采用74LS16110进制计数器，输出端口为QA,QB,QC,QD（QD为高位）。

产生0000至1111十六个信号，由于实验内容要求8盏流水灯点亮与熄灭，所以只需利用0000到0111八个信号即可，由于74LS161芯片是异步置数，所以在输出信号为1000时利用反向器74LS04把QD端口的信号反馈到LD`端，把初始信号重新置为0000，完成八进制循环输出。

8路彩灯控制器设计详细讲解（附图）学校:北华大学班级:信息 11-2姓名:王杰学号:28号指导教师:曲萍萍实验日期:2013.5.20—5.24一、软件内容二、实习目的和任务三、设计原理过程四、最终设计方案五、实习心得六、参考文献一、软件内容MAX-Plus?开发软件是美国Altera公司自行设计的第三代课编程逻辑器件的EDA开发工具。

它是一种与器件结构无关的集成设计环境，提供了灵活和高效的界面，允许设计人员选择各种设计输入方法和工具，能够支持Altera公司的MAX、Classic、FLEX以及ACEX系列的PLD器件。

MAX-Plus?开发软件丰富的图形界面和完整的、可即时访问的在线帮助文档，使设计人员能够轻松愉快地学习和掌握MAX-Plus?开发软件，方便地实现设计目的。

MAX-Plus?的特点:1、支持多种操作平台;2、提公开发性的界面;3、提供与PLD 器件结构无关的设计环境;4、提供丰富设计库;5、支持多种输入方式;6、具有高度集成化的开发环境;7、具有模块化的设计工具;8、提供Megacore功能;9、具有Opencore特性MAX-Plus?的主要功能:1、支持PLD器件;2、支持的设计输入方式;3、提供设计编译;4、提供设计验证;5、提供器件的编程和配置MAX-Plus?的设计流程:1、设计输入;2、设计检查;3、设计便衣;4、设计仿真;5、器件编程;6、测试验证;7、修改设计。

二、实习目的和任务实习目的:1、进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。

2、熟悉几种常用集成数字芯片的功能和应用，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。

3、了解数字系统设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题。

4、培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。

5、数点课程实验是大学中为我们提供的唯一一次动手实践的机会，增强动手实践的能力。

实习任务:设计一个能实现8路彩灯循环显示的彩灯控制器。

具体要求如下:1、8路彩灯的循环花型如下表所示;2、节拍变化的时间为0.5s和0.25s，两种节拍交替运行;3、三种花型要求自动循环显示移存器输出状态编码表节拍序号花型1 花型2 花型3 1 00000000 00000000 00000000 2 10000000 00011000 10001000 3 11000000 00111100 11001100 4 11100000 01111110 11101110 5 11110000 11111111 11111111 6 11111000 11100111 01110111 7 11111100 11000011 00110011 8 11111110 10000001 00010001 9 11111111 10 11111110 11 11111100 12 1111100013 1111000014 1110000015 1100000016 10000000三、设计原理过程(1)总体方案的设计; 在方案一的基础上将整体电路分为四块。

河南工业大学EDA技术实验报告专业 ***** 班级***** 姓名 *** 学号 ************实验地点 6316+ 6515 实验日期 2014-11-25 成绩评定一、实验项目8路彩灯控制器二、实验目的1.利用2分频的时钟脉冲来实现两种节拍的交替，控制花形的循环。

2.学会设计花形，并能使其正确的循环。

3.学会二选一多路选择器的设计。

三、实验原理8路彩灯控制器由分频器、二选一多路选择器、花形控制器3个模块组成，分频器的原理是在编写VHDL语言时，加一个中间变量，时钟上沿（或下沿）每到来一次，此变量反转，这样时钟走两个周期，此变量刚好一个周期，再把此变量赋值给输出即得到二分频模块。

分频器VHDL源程序如下图分频器仿真波形花形控制器。

本8路彩灯控制器的设计需要8路彩灯按照两种节拍、三种花形变化。

两种节拍分别为0.25s和0.5s。

三种花形分别是：（1）8路彩灯从左至右按次序渐亮，全亮后逆次序渐灭。

（2）从中间到两边对称地渐亮，全亮后仍由中间向两边逐次渐灭。

（3）8路彩灯分成两半，从左至右顺次渐亮，然后顺次渐灭，然后全亮，最后再全灭。

每一种花形的变化都用状态标识来表示，当一种花形变化完成后，通过状态标志来进入下一种花形的变化，如此来实现可循环操作。

当所以花形都循环完成后，进行节拍的变换，然后进入另一种频率的变化。

花形控制器的VHDL源程序如右图。

二选一多路选择器。

通过花形控制器中JP的信号变化来控制使用原始时钟A，还是使用分频后的时钟信号B，从而实现花形在不同节拍下的循环变化。

二选一多路选择器的VHDL源程序如左图。

设计好以上三个模块后，就是顶层原理图的连接了，连接图如下，输入端接时钟，输出端接LED灯组。

四、仿真结果及分析对已连接完成的原理图进行仿真，仿真结果如下图：从仿真结果图可以看出，各花形变化的功能都已实现，并且节拍的改变也能体现出来。

仿真时，由于花形很多，所以需要把时钟调的很小，要不到10ns才能显示出节拍二的仿真图形，但如果太小，如选择1ns时就会出现一些错误提示。

课程设计报告书试验大致思路如下：3．器件管脚分配图：图1（4017管脚分配图）CD4017是十进制计数器，它包含译码器。

计数器在时钟禁止输入为低电平时，在时钟脉冲上升沿进位。

在时钟禁止输入为高电平时，时钟被禁止。

复位输入为高电平时，时钟输入独立运行。

该芯片是一个十进制分配器，只要在其脉冲信号输入端接入脉冲信号，每来一个脉冲信号时，该芯片就会从Q0~~Q9~~Q0循环发出高电平，并且能够保持这个脉冲信号没有结束时，一直是高电平。

由此可知，该芯片能够运用于控制端或者是用于循环彩灯等等方面的应用。

引出端功能符号CO：进位脉冲输渊CP：时钟输入端CR：清除端INH：禁止端Q0-Q9 计数脉冲输出端VDD：正电源VSS：地真值表输入输出CP INH CR Q0-Q9 CO× × H Q0↑L LH ↓L计数计数脉冲为Q0-Q4时：CO=HL × L× H L↓× L×↑L保持计数脉冲为Q5-Q9时：CO=L图2（4069管脚分配图）CD4069又称为六反向器，广泛运用于各种电路设计中。

当Vcc=5~10V时，C110uFU1A 4069BCL_5V U2B 4069BCL_5V R210kΩR1200kΩ1234图4图4为电路中的一部分，是用来产生时钟脉冲的多谐振荡器，它仿真图如下图5整个电路的仿真图如下；。

湖南工程学院课程设计课程名称电子技术课程设计课题名称彩灯控制器专业电气工程及其自动化班级1102学号201101010210姓名郭昕指导教师田莉2013年12月27日湖南工程学院课程设计任务书课程名称：电子技术课程设计题目：多功能数字钟电路专业班级：电气1102学生姓名：郭昕学号：201101010210指导老师：田莉审批：田莉任务书下达日期2013年12月16日设计完成日期2013年12月27日目录一课程设计题目（与实习目的） (7)（一）、题目：多路彩灯控制器 (7)（二）、实习目的： (7)二总体方案的选择 (7)（1）总体方案的设计 (7)（2）总体方案的选择 (8)三单元电路的设计 (9)（1）花型演示电路 (9)（2）花型控制信号电路 (13)（3）节拍控制电路 (14)（4）时钟信号电路原理图 (16)四总体电路图（见附页） (18)五电路组装后，实际测量的各个单元电路的输入、输出信号波形18 六安装、调试过程 (21)七故障分析与电路改进 (22)（一）、巩固数电知识 (23)（二）、学会用电路板、芯片、导线等组装各种功能的电路； (23)（三）、和同学共同合作、互相学习、共同进步 (24)八总结： (24)九附录（元器件清单）： (25)十参考文献。

(25)一课程设计题目（与实习目的）（一）、题目：多路彩灯控制器（二）、实习目的：1．进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。

2．熟悉几种常用集成数字芯片的功能和应用，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。

3．了解数字系统设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题。

4．培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。

5．数点课程实验是大学中为我们提供的唯一一次动手实践的机会，增强动手实践的能力。

二总体方案的选择（1）总体方案的设计针对题目设计要求，经过分析与思考，拟定以下二种方案：方案一：总体电路共分三大块。

第一块实现花型的演示；第二块实现花型的控制；第三块实现时钟信号的产生。

实验一 8路彩灯控制器实验目的：（1）学会各种8路彩灯控制器的设计方法（2）学会VHDL的多进程及多层次设计方法实验原理：8路彩灯的三钟花形控制器。

能控制8路彩灯按两种节拍、三种花形循环变化。

两种节拍分别为0.25s和0.5s。

三种花形分别为：（1）8路彩灯从左至右按次序渐亮，全亮后后逆次序渐灭。

（2）从中间到两边对称的渐亮，全亮后逆次序渐灭。

（3）8路彩灯分成两半，从左至右顺次渐亮，全亮后则全灭。

两种节拍的交替只需要将4Hz的时钟脉冲二分频，得到一个2Hz的时钟脉冲，让这两种时钟脉冲交替来控制三种花形循环变化即可设计思想体现在图一所示的顶层原理图中。

FEN2是一个二分频器，MUX21是二选一多路选择器，CD是8路彩灯的三种花形控制器。

实验内容：（1）在MAX+plusII中用VHDL语言输入FEN2 、MUX21、CD源程序，保存名字与实体名一致，后缀为vhd,选择目标器件为EP1K30TC144-3，然后进行编译、仿真,.（2）选实验电路结构图为NO.1，8路彩灯依次接PIO32~PIO39，clk 可接CLOCK0~4中的任一个，查表进行引脚锁定。

参考程序：1. 8路彩灯的三种花形控制模块CDLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY cd ISPORT(clk:IN STD_LOGIC;jp:OUT STD_LOGIC;qq:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));END cd;ARCHITECTURE behav OF cd ISCONSTANT w:INTEGER:=7;SIGNAL q:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);BEGINPROCESS(clk)VARIABLE flag:BIT_VECTOR(2 DOWNTO 0):="000"; VARIABLE jp1:STD_LOGIC:='0';BEGINIF clk 'EVENT AND clk='1' THENIF flag="0000" THENq<='1'&q(w DOWNTO 1);IF q(1)='1' THENflag:="001";END IF;ELSIF flag="001" THENq<=q(w-1 DOWNTO 0)&'0';IF q(6)='0' THENflag:="010";END IF;ELSIF flag="010" THENq(w DOWNTO 4)<=q(w-1 DOWNTO 4)&'1';q(w-4 DOWNTO 0)<='1'&q(w-4 DOWNTO 1); IF q(1)='1' THENflag:="011";END IF;ELSIF flag="011" THENq(w DOWNTO 4)<=q(w-1 DOWNTO 4)&'0'; q(w-4 DOWNTO 0)<='0'&q(w-4 DOWNTO 1); IF q(1)='0' THENflag:="100";END IF;ELSIF flag="100" THENq(w DOWNTO 4)<='1'&q(w DOWNTO 5);q(w-4 DOWNTO 0)<='1'&q(w-4 DOWNTO 1); IF q(1)='1' THENflag:="101";END IF;ELSIF flag="101" THENq<="00000000";jp1:=NOT jp1 ;flag:="000";END IF;END IF;qq<=q;jp<=jp1;END PROCESS;END behav;仿真波形图2. 二选一多路选择器模块MUX21 LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY mux21 ISPORT(a,b,s:IN STD_LOGIC;y:OUT STD_LOGIC); END mux21;ARCHITECTURE ar OF mux21 IS BEGINPROCESS(a,b,s)BEGINIF s='0'THENy<=a;ELSEy<=b;END IF;END PROCESS;END ar;仿真波形图3. 二分频模块FEN2LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY fen2 ISPORT(clk:IN STD_LOGIC;clkk:OUT STD_LOGIC);END fen2;ARCHITECTURE behav OF fen2 IS BEGINPROCESS(clk)VARIABLE clkk1:STD_LOGIC:='0'; BEGINIF clk 'EVENT AND clk='1' THEN clkk1:=NOT clkk1;END IF;clkk<=clkk1;END PROCESS;END behav;仿真波形图顶层仿真波形：实验结果：8路彩灯按两种节拍、三种花形循环变化。

word格式整理版电子技术(下)课程设计任务书目录摘要 (1)1 绪论 (2)2 总体方案设计 (3)2.1 振荡电路部分 (3)2.2 数列循环部分 (3)2.3 数列显示部分 (3)3 单元模块设计 (4)3.1 脉冲信号产生模块 (6)3.2 快慢节拍控制电路模块 (7)3.3 计数电路模块 (8)3.4 花型控制电路模块 (9)4 系统调试和功能 (36)4.1 系统调试 (36)4.2 功能显示 (37)5 分析和总结 (43)附录一：工具清单 (37)附录二：元器件清单 (37)附录三：主要元器件的引脚图和功能表 (37)摘要通过设计多路彩灯系统来加深对主要器件的理解与应用。

本实验主要由振荡电路产生秒脉冲信号，经分频电路、计数电路、花型控制和显示电路后，由发光二极管模拟输出。

通过系统的设计、元件的选取、参数的选取等，来加深对各主要器件引脚分布、功能等的理解，从而提高电子设计能力的整体水平。

关键词：振荡电路；脉冲信号；分频电路；计数电路；花环电路；彩灯；AbstractThrough the design of many changing lights to deepen our understanding and application of many main parts of integrated circuit. This experiment produce seconds pulse signal mainly by the oscillating circuit .And through the points frequency circuit, count circuit, control and display circuit patterns to output by the lights. Through the design of the system, the selection, the parameters of the component selection, etc, to deepen our understanding of the main device pins distribution and function, so as to improve the overall level of electronic design ability.Key words：Oscillating circuit; The pulse signal; Points frequency circuit; Counts circuit; Garland circuit; Lights;第一章绪论随着科学的发展，人们生活水平的提高，人们不满足于吃饱穿暖，而要有更高的精神享受。

八路循环彩灯控制电路设计项目项目名称：八路循环彩灯控制电路设计指导老师:姓名：学号：班级：课题名称：8路循环彩灯控制电路1）设计要求设计一组8路循环彩灯控制电路，要求每路灯循环亮2秒。

2）设计方案将振荡器的振荡脉冲进行计数，计数器的输出作为译码器的地址输入，经译码器控制各路彩灯依次发亮a用框冬衣?5如下af振荡器| 一 |计数器|二译码器|〜氏路彩灯f3）单元电路设计参考1、振荡器设计用集成555电路构成多谐振荡器。

电路如下图所示。

若选用四位二进制计数器，要达到设计要求，振荡周期T应为比c COQ 3 CTr LD 1秒。

7 = 0・7（尺十2毘疋若取R 尸R 2 =R ，则T^2RCo当取OlOOnF 时，R T/ （20 =0.5/C=5K Q一般电路中，取Ci=0.01uF5）计数器的选用选四位二进制计数器74LS161.其引脚功能如下图 所示°ii51Ji4l [13! [121 [l lHlO' £9174LS161/CC40161AJUJ L3J L4J [5J 16] L7J L3JCR CP D o Di 02 03 CT P GNDQ o -Q 2作输岀，Qs 不用。

使输岀数据的频率为输入 时钟频率的二分频，周期为2秒。

6）译码器的选用选四位二进制计数器74LS161.其引脚功能如下图所示。

比c CO Q Q Q I Q2 Q3 CTr LD|?6! [151 114| |13! fT5LFH] [10] TL74LS161/CC40161L1JL2JL3JL4JL^L^L7JL8JCR CP D o D1 D2 D3 CTp GNDQo〜作输出，Qs不用。

使输出数据的频率为输入时钟频率的二分频，周期为2秒。

7) 彩灯的选用这里选用发光二极管做彩灯。

由于电源电压为5V,每次只亮一路灯，限流电阻R3= (UCC-VD) /ID,当R3取470时，ID约为7mA。

EDA课程设计设计题目：基于VHDL的8路彩灯控制器设计一、课程设计的目的1 .熟悉Quartus U软件的使用方法,使用VHDL文本输入设计法进行任务设计。

2•增强自己实际动手能力，独立解决问题的能力。

3 .通过课程设计对所学的知识进行更新及巩固.二、课程设计的基本要求本次课程设计是设计一个8路彩灯控制器，能够控制8路彩灯按照两种节拍，三种花型循环变化。

设计完成后，通过仿真验证与设计要求进行对比，检验设计是否正确。

三、课程设计的容编写硬件描述语言VHDL程序，设计一个两种节拍、三种花型循环变化的8路彩灯控制器，两种节拍分别为0.25s和0.5s。

三种花型分别是：(1)8路彩灯分成两半，从左至右顺次渐渐点亮，全亮后则全灭。

(2)从中间到两边对称地渐渐点亮，全亮后仍由中间向两边逐次熄灭。

(3)8路彩灯从左至右按次序依次点亮，全亮后逆次序依次熄灭。

四、实验环境PC 机一台；软件Quartus n 6.0五、课程设计具体步骤及仿真结果1、系统总体设计框架结构fenpiri2:u1分频模块：把时钟脉冲二分频，得到另一个时钟脉冲，让这两种时钟脉冲来交替控制花型的速度。

二选一模块：选择两种频率中的一个控制彩灯的花型。

8路彩灯的三种花型控制模块：整个系统的枢纽，显示彩灯亮的情况2、系统硬件单元电路设计1.分频模块设计实验程序：library ieee;use ieee.std」o gic_1164.all;en tity fenpin2 isport( clk:in std」o gic;clkk:out std_logic);end fenpin2;architecture behav of fenpin2 isbeg inprocess(clk)variable clkk1:std_logic:='0';beg inif clk'event and clk='1' then clkk1:= not clkk1;end if;clkk<=clkk1;end process;end behav;RTL电路图：2.二选一模块设计实验程序：library ieee;use ieee.std」o gic_1164.all; en tity mux21 isport(a,b,s:in std」o gic;y:out std」o gic);end mux21;architecture behave of mux21 is beg inprocess(a,b,s)beg inif s='0' the n y<=a;else y<=b;end if;end process;end behave;RTL电路图：3.8路彩灯的三种花型控制模块设计程序：1 ibrary ieee;use ieee.std」o gic_1164.all;use ieee.std_logic_ un sig ned.all;en tity color8 isport(clk,rst:in std_logic;q:out std」ogic_vector(7 downto 0)); end; architecture a of color8 issignal s:std」ogic_vector(4 downto 0); beg in process(s,clk)beg inif rst='1' then s<="00000";elsif clk'event and clk= '1' thenif s="11111" the ns<="00000";else s<=s+1;end if;case s is when "00000"=>q<="00000000";whe n "00001"=>q<="10001000";when "00010"=>q<="11001100";when "00011"=>q<="11101110";when "00100"=>q<="11111111";when "00101"=>q<="00000000";when "00110"=>q<="00011000";when "00111"=>q<="00111100";when "01000"=>q<="01111110";when "01001"=>q<="11111111";when "01010"=>q<="11100111";when "01011"=>q<="11000011";when "01100"=>q<="10000001";when "01101"=>q<="00000000";when "01110"=>q<="10000000";when "01111"=>q<="11000000";when "10000"=>q<="11100000";when "10001"=>q<="11110000";when "10010"=>q<="11111000";when "10011"=>q<="11111100";when "10100"=>q<="11111110";when "10101"=>q<="11111111";when "10110"=>q<="11111110";when "10111"=>q<="11111100";when "11000"=>q<="11111000";when "11001"=>q<="11110000";when "11010"=>q<="11100000";when "11011"=>q<="11000000";whe n "11100"=>q<="10000000"; when "11101"=>qv="00000000"; whe n others=>n ull;end case;end if;end process; end;RTL电路图：波形图:4.综合程序library ieee;use ieee.std_logic_1164.all; en tity fenpin2 isport( clk:in std_logic;clkk:out std_logic);end fenpin2;architecture behav of fenpin2 isbeg inprocess(clk)variable clkk1:std_logic:='0';beg inif clk'event and clk='1' then clkk1:= not clkk1;end if;clkk<=clkk1;end process;end behav;library ieee;use ieee.std」o gic_1164.all;en tity mux21 isport(a,b,s:in std_logic;y:out std」o gic);end mux21;architecture behave of mux21 isbeg inprocess(a,b,s)beg inif s='0' the n y<=a;else y<=b;end if;end process;end behave;library ieee;use ieee.std」o gic_1164.all;use ieee.std_logic_ un sig ned.all;en tity color8 isport(clk,rst:in std_logic;q:out std」ogic_vector(7 downto 0));end;architecture a of color8 issignal s:std」ogic_vector(4 downto 0);beg inprocess(s,clk)beg inif rst='1' then s<="00000";elsif clk'event and clk= '1' thenif s="11111" the ns<="00000";else s<=s+1;end if;case s iswhen "00000"=>q<="00000000";when "00001"=>q<="10001000";whe n "00010"=>q<="11001100";when "00011"=>q<="11101110";when "00100"=>q<="11111111";when "00101"=>q<="00000000";when "00110"=>q<="00011000";when "00111"=>q<="00111100";when "01000"=>q<="01111110";when "01001"=>q<="11111111";when "01010"=>q<="11100111"; when "01011"=>qv="11000011"; when "01100"=>q<="10000001"; when "01101"=>q<="00000000"; when "01110"=>q<="10000000"; when "01111"=>q<="11000000"; when "10000"=>q<="11100000"; when "10001"=>q<="11110000"; when "10010"=>q<="11111000"; when "10011"=>q<="11111100"; when "10100"=>q<="11111110"; when "10101"=>q<="11111111"; when"10110"=>q<="11111110"; when "10111"=>q<="11111100"; when "11000"=>q<="11111000"; when "11001"=>q<="11110000"; when "11010"=>q<="11100000"; when "11011"=>q<="11000000"; whe n "11100"=>q<="10000000"; when "11101"=>q<="00000000"; whe n others=>n ull; end case;end if;end process; end;library ieee;use ieee.std」o gic_1164.all;use ieee.std_logic_ un sig ned.all; en tity balucaide ng is port (clk,s,rst:in std_logic;q:out std_logic_vector(7 downto 0)); end;architecture one of balucaide ng issig nal h0,h1:std_logic;comp onent fenpin2port( clk:in std_logic;clkk:out std_logic);end comp onent;comp onent mux21port(a,b,s:in std_logic;y:out std」o gic);end comp onent;comp onent color8port(clk,rst :in std_logic;q:out std」o gic_vector(7 dow nto 0));end comp onent;beg inu1: fenpin2 port map(clk=>clk , clkk=>h0);u2: mux21 port map(a=>h0 , b=>clk , s=>s;y=>h1);u3: color8 port map(clk=>h1 , rst=>rst , q=>q); end;波形图：六、实验总结。

8路彩灯控制器一课程设计题目（与实习目的）（1）题目：多路彩灯控制器（2）实习目的：1．进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。

2．熟悉几种常用集成数字芯片，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。

3．了解数字系统设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题。

4．培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。

5．作为课程实验与毕业设计的过度，课程设计为两者提供了一个桥梁。

二任务和要求实现彩灯控制的方法很多，如EPROM编程、RAM编程、单板机、单片机等，都可以组成大型彩灯控制系统。

因为本次实习要求设计的彩灯路数较少，且花型变换较为简单，故采用移位寄存器型彩灯控制电路。

（1）彩灯控制器设计要求设计一个8路移存型彩灯控制器，要求：1. 彩灯实现快慢两种节拍的变换；2. 8路彩灯能演示三种花型（花型自拟）；3. 彩灯用发光二极管LED模拟；4. 选做：用EPROM实现8路彩灯控制器，要求同上面的三点。

（2）课程设计的总体要求1．设计电路实现题目要求；2．电路在功能相当的情况下设计越简单越好；3. 注意布线，要直角连接，选最短路径，不要相互交叉；4. 注意用电安全，所加电压不能太高，以免烧坏芯片和面包板。

三总体方案的选择（1）总体方案的设计针对题目设计要求，经过分析与思考，拟定以下二种方案：方案一：总体电路共分三大块。

第一块实现花型的演示；第二块实现花型的控制及节拍控制；第三块实现时钟信号的产生。

主体框图如下：方案二：在方案一的基础上将整体电路分为四块。

第一块实现花型的演示；第二块实现花型的控制；第三块实现节拍控制；第四块实现时钟信号的产生。

并在部分电路的设计上与方案一采用了完全不同的方法，如花型的控制。

主体框图如下：（2）总体方案的选择方案一与方案二最大的不同就在，前者将花型控制与节拍控制两种功能融合在一起，是考虑到只要计数器就可以实现其全部功能的原因，且原理相对简单。

这样设计，其优点在于：设计思想比较简单。