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8路彩灯控制器课程设计设计报告

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EDA 课程设计报告

课题名称：8路彩灯控制器课程设计 专业年级：电子信息科学与技术2009级 学 号： ******** 学生姓名： ******** 指导教师：*********

报告完成日期 2011 年 6 月 10日 EDA课程设计

1 第一章 绪论 1.1 系统背景 EDA是电子设计自动化（Electronic Design Automation）缩写，是90年代初从CAD（计算机辅助设计）、CAM（计算机辅助制造）、CAT（计算机辅助测试）和CAE（计算机辅助工程）的概念发展而来的。EDA技术是以计算机为工具，根据硬件描述语言HDL（ Hardware Description language）完成的设计文件，自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合及优化、布局布线、仿真以及对于特定目标芯片的适配编译和编程下载等工作。 伴随着计算机、集成电路和电子设计技术的发展，EDA技术在过去的几十年里取得了巨大的进步。EDA技术使得设计者的工作仅限于利用软件的方式，即利用硬件描述语言和EDA软件便可完成对系统硬件功能的实现。如今，EDA软件工具已经成为电子信息类产品的支柱产业。从高性能的微处理器、数字信号处理器一直到彩电、音响和电子玩具电路等，EDA技术不单是应用于前期的计算机模拟仿真、产品调试，而且也在P哪的制作、电子设备的研制与生产、电路板的焊接、朋比的制作过程等有重要作用。可以说电子EDA技术已经成为电子工业领域不可缺少的技术支持。相比传统的电路系统的设计方法，VHDL具有多层次描述系统硬件功能的能力，支持自顶向下（Top to Down）和基于库（LibraryBased）的设计的特点。因此设计者可以不必了解硬件结构。从系统设计入手，在顶层进行系统方框图的划分和结构设计，在方框图一级用VHDL对电路的行为进行描述，并进行仿真和纠错，然后在系统一级进行验证，最后再用逻辑综合优化工具生成具体的门级逻辑电路的网表，下载到具体的CPLD器件中去，从而实现可编程的专用集成电路（ASIC）的设计。 用VHDL 语言进行数字逻辑电路和数字系统的设计,是电子电路设计方法上的一次革命性变革。与传统设计方法相比,VHDL 描述电路行为的算法有很多优点: (1) 设计层次较高、用于较复杂的计算时,能尽早发现存在的问题,缩短设计周期; EDA课程设计 2 (2) 独立实现,修改方便,系统硬件描述能力强; (3) 可读性好,有利于交流,适合于文档保存; (4) VHDL 语言标准、规范、移植性强; (5) VHDL 类型众多而且支持用户自定义类型,支持自顶而下的设计方法和多种电路的设计。 1.2课程设计内容 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。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。 设计完成后，在试验箱上进行仿真，与实验需要达到的要求进行对比，验证是否正确。 通过本次课程设计，需达到以下目的： 1．熟悉Max+plus Ⅱ软件的使用方法,使自己能更加熟练的操作. 并能熟悉使用原理图输入设计法和 VHDL 文本输入设计法进行设计,完成设计任务. 2．增强自己实际动手能力,独立解决问题的能力. 3．通过对课程设计对以前所学的知识进行更新及巩固. 第二章 系统电路设计

2.1系统总体设计框架结构

CLK 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。 8路彩灯的三种花型控制模块 分频模块 二选一

模块 输出 EDA课程设计

3 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。 2.2 系统硬件单元电路设计 2.2.1分频模块设计 程序：library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity fenpin2 is port( clk:in std_logic; clkk:out std_logic); end fenpin2; architecture behav of fenpin2 is begin process(clk) variable clkk1:std_logic:='0'; begin if clk'event and clk='1' then clkk1:= not clkk1; end if; clkk<=clkk1; end process; end behav; 仿真波形:

右上图可知，输出clkk的频率只有clk的一半，所以二分频的目的达到，程序无误。用用二分频可组成四分频和其他分频。如： 2.2.2二选一模块设计 程序：library ieee; EDA课程设计 4 use ieee.std_logic_1164.all; entity mux21 is port(a,b,s:in std_logic; y:out std_logic); end mux21; architecture behave of mux21 is begin process(a,b,s) begin if s='0' then y<=a; else y<=b; end if; end process; end behave; 仿真波形：

此模块常用，无问题。 2.2.3 8路彩灯的三种花型控制模块设计 程序: Library ieee; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_unsigned.ALL; entity color8 is port(clk,rst :in std_logic; q:out std_logic_vector(7 downto 0)); end; architecture a of color8 is EDA课程设计 5 signal s:std_logic_vector(4 downto 0); begin process(s,clk) begin if rst='1' then s<="00000"; elsif clk'event and clk= '1' then if s="11111" then s<="00000"; else s<=s+1; end if; case s is when "00000"=>q<="00000000"; when "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"; EDA课程设计 6 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"; when "11100"=>q<="10000000"; when "11101"=>q<="00000000"; when others=>null; end case; end if; end process; end; 仿真波形：

由上波形图可知，彩灯是按照三种花型变化的。此模块灵活多变，可添加更多的花型。

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8路彩灯控制器

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设计报告学院电子与信息学院课程名称电子电路课程设计设计题目八路彩灯循环电路专业班级姓名学号指导教师时间目录1.内容摘要(1)2.设计目的(1)3.设计任务与要求(1)4.选定系统设计方案(1)5. 单元电路的设计(3)6. 总体电路图(3)7. 芯片介绍(4)8.电路的组装和调试(7)9.电路的特点及改进意见(7)10心得和体会(8)11参考文献 (9)12附录 A (9)光控八路彩灯循环显示电路内容摘要由光实现控制的八路彩灯循环控制电路，彩灯由发光二极管模拟代替。

该电路在有光照的条件下，没有电源输入，555震荡电路不工作，电路也没有输出，彩灯不会亮；当没有光照的条件，555开始工作，计数器开始计数，译码器有输出，彩灯自然会循环亮。

一、设计目的1、学会将一个实际情况抽象为逻辑电路的逻辑状态的方法。

2、掌握计数、译码、显示综合电路的设计与调试。

3、掌握实际输出电路不同要求的实现方法。

4、学会光敏电阻与继电器的使用。

二、设计内容及要求1. 设计内容：本课程要求设计一个由光控制的八路循环彩灯。

2、性能要求：1）在有光的条件下，八路彩灯没有输出显示。

2）当没有光的条件下，八路彩灯有输出显示。

3）彩灯的闪烁按一定的规则变化，可通过输入电压调节彩灯闪烁的规律。

三、选定系统设计方案拿到题目后，我经过一番的分析及初步的整体思考，列出了三个方案：方案1：555定时器组成的振荡器，其输出的脉冲作为下一级的时钟信号，计数器是用来累计和寄存输入脉冲个数的时序逻辑部件。

在此电路中采用十进制计数／分频器CD4017，其内部由计数器及译码器两部分组成，由译码输出实现对脉冲信号的分配，整个输出时序就是O0、O1、O2、…、O9依次出现与时钟同步的高电平，宽度等于时钟周期。

方案2：电路中555定时器组成多谐振荡器，输出一定频率的矩形脉冲。

74HCl63是同步4位二进制计数器，当输入周期性脉冲信号时，其输出为二进制数形式，并且随着脉冲信号的输入，其输出在0000-1111之间循环变化。

8路彩灯控制器

8路彩灯控制器

8路彩灯控制器实验报告8路彩灯控制器一、实验目的：1、熟熟练掌握VHDL的用法2、了解8路彩灯的工作原理，电路结构。

二、实验要求：设计一个8路彩灯控制器，能控制8路彩灯按照两种节拍、三种花形循环变化。

两种节拍分别为0.25s和0.5s。

三种花型分别是：1、8路彩灯从左至右按次序见谅，全亮后逆次序渐灭。

2、从中间到两边对称渐亮，全亮后仍从中间到两边逐次渐灭。

3、8路彩灯分两半，从左至右顺次渐亮，全亮后则全灭。

三、实验原理：四、实验程序与步骤：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="000"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;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 isbeginprocess(a,b,s)beginif s='0'theny<=a;elsey<=b;end if;end process;end ar;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 isbeginprocess(clk)variable clkk1:std_logic:='0'; beginif clk'event and clk='1'thenclkk1:=not clkk1;end if;clkk<=clkk1;end process;end behav;步骤：1、输入程序CD、MUX21、FEN2。

八路彩灯课程设计

八路彩灯课程设计

武夷学院电子工程系课程设计（论文）报告课程名称：数字电子技术课程设计题目：8路彩灯控制器专业（班级）：电子信息工程2班姓名：年级：10级学号:指导教师：完成日期： 2012 年 6 月 10 日摘要本文主要对此次数课程设计进行总结性报告，罗列了简易8路彩灯控制器的电路原理与流程图、硬件结构设计、焊接与调试。

对于出现的问题进行解释说明其一系列后续工作的介绍。

目录1 任务要求…………………………………………………………………………P42 硬件电路结构设计………………………………………………………………P42.1 电路流程图……………………………………………………………………P4 2.2 单元电路设计…………………………………………………………………P42.2.1 时钟信号设计……………………………………………………………P42.2.2 花型控制设计……………………………………………………………P42.2.3 花型演示设计……………………………………………………………P43 电路设计与调试…………………………………………………………………P53.1主要元器件介绍……………………………………………………………P53.1.1 74LS161芯片…………………………………………………………P53.1.2 74LS194芯片…………………………………………………………P63.1.3 CD4049芯片…………………………………………………………P83.2花型控制电路………………………………………………………………P83.3花型演示电路………………………………………………………………P93.4总电路…………………………………………………………………………………P94 注意事项……………………………………………………………………………P105 结论…………………………………………………………………………………………P116 心得体会……………………………………………………………………………P118路彩灯控制器1任务要求设计一电路控制彩灯实现以下几种循环显示，安装调试电路、验证功能。

数电课程设计报告-八路彩灯循环电路

数电课程设计报告-八路彩灯循环电路

摘要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。

每逢节日晚上都能看到街道旁都挂起五彩缤纷彩灯，给人一种节日的气氛。

然而，彩灯作为我们生活中的一部分，我们既要知道其然，还要知其之所以然。

因此，我们有必要去研究彩灯的工作原理。

数字电子技术课程设计也是培养学生综合运用学知识，发现、提出、分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。

关键词：彩灯控制器、循环控制、电子电路仿真目录第1章设计方案 (5)1.1 设计目的 (5)1.2 设计要求 (5)1.3 总体框图设计 (5)第2章单元电路的设计 (6)2.1 定时器电路 (6)2.2 计数器电路 (8)2.3 译码器电路 (10)2.4 总电路设计 (12)第3章仿真 (13)3.1 Multisim软件的介绍 (13)3.2 EWB软件的介绍 (13)3.4 仿真步骤 (13)3.3 仿真结果 (14)第4章总结 (15)参考文献 (16)附录一 (17)附录二 (18)第1章设计方案1.1 设计目的1.学会将一个实际情况抽象为逻辑电路的逻辑状态的方法。

2.掌握计数、译码、显示综合电路的设计与调试方法。

3.掌握实际输出电路不同要求的实现方法。

1.2 设计要求1.八路彩灯输出显示。

2.彩灯的闪烁按一定规则变化，可通过输出开关设置彩灯闪烁的规律。

3.电路有复位控制，复位按钮闭合时彩灯循环输出，复位按钮断开时彩灯熄灭。