EDA彩灯控制器课程设计报告书

目录

第一章绪论 (1)

1.1系统背景 (2)

1.2课程设计的主要内容和任务以及要达到的目标 (2)

第二章系统电路设计 (3)

2.1系统总体设计框架结构 (3)

2.1 系统硬件 (3)

第三章系统软件设计 (4)

3.1方案原理 (4)

3.2模块设计 (4)

3.3 总体模块设计 (7)

第四章实验结果和分析 (7)

4.1 实验仿真结果 (7)

结束语 (9)

附录 (10)

第一章绪论

1.1系统背景

20世纪90年代，国际上电子和计算机技术较先进的国家，一直在积极探索新的电子电路设计方法，并在设计方法、工具等方面进行了彻底的变革，取得了巨大成功。在电子技术设计领域，可编程逻辑器件（如CPLD FPGA的应用，已得到广泛的普及，这些器件为数字系统的设计带来了极大的灵活性。这些器件可以通过软件编程而对其硬件结构和工作方式进行重构，从而使得硬件的设计可以如同软件设计那样方便快捷。这一切极大地改变了传统的数字系统设计方法、设计过程和设计观念，促进了EDA技

术的迅速发展。

EDA技术就是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，用硬件描述

语言VHDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。EDA技术的出现，极大地提高了电路设计的效率

和可操作性，减轻了设计者的劳动强度。

利用EDA工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子

系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程的计算机上自动处理完成。

现在对EDA的概念或范畴用得很宽。包括在机械、电子、通信、航空

航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域，都有EDA的应用。目

前EDA技术已在各大公司、企事业单位和科研教学部门广泛使用。例如在飞机制造过程中，从设计、性能测试及特性分析直到飞行模拟，都可能涉及到EDA技术。1.2课程设计的主要内容和任务以及要达到的目标

（1）主要内容和任务

完成彩灯控制系统的设计与制作，在计算机上用MAX+plus U仿真后要

能在实验箱上实现，熟悉可编程逻辑器件的使用，学会自己烧程序并应用于实践。

（2）目标

设计一个彩灯控制器，具有3种花样的变化，最后一次是将前三种的循环。

并且具有四种频率的变化。整个系统有三个输入信号，分别为音频输入脉冲信号

clk2,复位清零信号CLR彩灯输入控制脉冲clkl。最后按照FPG的开发流程和VHD语言建模、仿真、综合、下载、适配，用EDA600实验箱上的FPG系统实现了相应的功能。

第二章系统电路设计

2.1系统总体设计框架结构

显示模块Array

图2-1系统框图

2.1系统硬件

该系统使用的是ACEX1K-EP1K30TC144-3芯片。其具体的电路如下:

图2-2系统的硬件图

第三章系统软件设计

3.1方案原理

彩灯设计总体采用分模块的方法来完成，包括分频器、

4选1选择器、48

进制计数器、彩灯控制器四大部分。其中彩灯控制器是用来控制

16个LED 使

其呈现出不同的花型，而彩灯控制器的输出则是由 48进制计数器来控制。通过 一个集成分频器来将输入的频率分成几种不同的频率， 然后通过一个四选一选择 器择性不同频率，从而实现彩灯不同的速率。通过一个显示模块来显示不同的花 样，该模块的使能端实现四种状态的切换显示。

3.2模块设计

（1）集成分频器模块

设计分频器来用不同的频率控制不同的彩灯速率输出。

模块说明：通过分频器可以实现不同频率的转换， elk 为输入信号， clk_out_1hz,clk_out_2hz,clk_out_4hz 为输出信号，还有一个信号为系统时钟

1039 HEX

HEX

雒2

NO.9

J

1035

=*103

1032

PIO39-PIO32

9

PIO15-PIO9 PI07-PICW PIO3-PIO0

FPGA/CPLD

目佩片

—■I I 1

1~~ II ~~1【 PIO19-PIO16 PIO23-PIO2Q PIO27-

J 」」1

1036

1033 100

FENP工NG

□.2

(2) 4选1选择器模块

通过一个使能端来控制不同的状态，状态用A,B,C,D表示。

(3)48进制计数器模块

48进制模块用来控制彩灯输出模块来控制彩灯的显示模块，即当计数到49时自动转到到第一种状态，实现循环控制，不然到49将停止。

RST:系统清零信号，低电平有效

Clk:输入信号用来给模块提供工作频率

CQ【5..0】：48进制计数器的输出

（4）彩灯显示模块

灯控制模块用来直接控制彩灯的输出，使彩灯表现出不同的花样。通过使能端来实现不同状态的转换。

X[5..0]:不同的输入使彩灯控制模块有不同的输出即彩灯显示出不同的花

K[1..O]: 即使能端，来控制不同状态的切换。

Y[15..O]:输出信号直接与彩灯相连来控制彩灯。

3.3总体模块设计

整个系统就是各个分模块组成来实现最后的彩灯控制功能，用一个时钟为

分频器的输入来进行分频处理，通过四选一来切换不同频率，再通过显示模块显示

MU'XJ 1

第四章实验结果和分析

4.1实验仿真结果

(1) 分频

elk

-O clk^ouWhz

p cl

clk_out_lhz

说明:该程序是将时钟进行二分频，将分频的信号再分频，就变成四分频了, 将四分频的信号再二分频就可以变八分频了