基于fpga的彩灯控制器设计

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1、摘要本设计应用数字电子技术的逻辑器件设计电路原理图以及编写VHDL语言来进行分析也编写，并在QUATURSII软件上实现编译，调试，波形仿真与分析，以及下载到FPGA上运行,实现彩灯功能，并能自由控制彩灯循环点亮的快慢，从而实现出现实中彩灯的原理。最终完成的是灯光装饰中的彩灯循环点亮，数字计数以及频率调节等功能的设计。通过本实训，能够初步学会与理解QUATURSII软件与FPGA芯片的综合运用，还能有效地了解与实现现在生活中用到的与看到的，更深入地了解理论与生活的联系，从而更能了解社会，寻求发展方向。利用控制电路可使

2、彩灯按一定的规律不断的改变状态，不仅可以获得良好的观赏效果，而且可以省电。循环彩灯的电路很多，循环方式更是五花八门。通过程序调试及运行仿真，结果表明，本程序可以完成：8个灯的循环、8个灯的可控制循环以及8个灯的不同花样的循环。本设计对更高层次的电子自动循环彩灯设计具有一定的拓展性。关键词：VHDL；彩灯控制；QUATURSII软件；FPGA芯片24目录引言1第一章功能及要求21.1设计目的21.2设计要求2第二章设计方案22.1PLC技术电子彩灯自动循环设计22.2EDA的电子自动循环彩灯设计方案3第三章EDA技术4

3、3．1EDA的概念43.2EDA的发展历程43.4EDA技术的应用发展6第四章VHDL语言74．1VHDL的结构74．1．1实体74．1．2结构体74．1．3库84.2VHDL的基本语句84．2．1顺序语句94．2．2并行语句9第五章自动循环彩灯的设计12第六章波形仿真、下载、测试176.1下载与测试176.2仿真波形18总结23致谢24参考文献2524引言生活中小型的彩灯多为采用霓虹灯管做成各种各样和多种色彩的灯管，或是以日光灯、白炽灯作为光源，另配大型广告语、宣传画来达到效果。这些灯的控制设备多为数字电路。而在现

4、代生活中，大型楼宇的轮廓装饰或大型晚会的灯光布景，由于其变化多、功率大，数字电路则不能胜任。针对EDA日益得到广泛应用的现状，本论文介绍彩灯控制中的应用，灯的亮灭、闪烁时间及流动方向的控制均通过EDA来达到控制要求。当今，随着EDA技术的发展及其应用的推进，EDA已成为系统自动化、信息化、远程化及智能化的重要支柱。因而，学习EDA不仅是自动化系统集成的设计、使用与维修人员的迫切要求。可编程序控制器是微型计算机技术与继电器常规控制技术结合的产物，是在顺序控制的基础上发毡起来的新型控制器。下面将全面介绍EDA，LED和彩

5、灯控制器设计的整个过程。24第一章功能、要求及设计方案1．1设计目的1.进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。2.了解数字系统设计的基本思想和方法，学会科学的分析和解问题，增强动手和实践能力。3.学习层次化设计步骤。4.学习EDA设计的仿真的硬件测试方法。1.2设计要求设计要求：1．实现8个彩灯可以自动循环；2．实现速度可以控制；3．达到不同的循环图案(2种以上)；4.多种花型可以自由变化，循环往返。1.3PLC技术电子彩灯自动循环设计可编程控制器是计算机技术与自动化控制技术相结合而开发的一种是用工业环境的新型通用自

6、动控制装置，是作为传统续电器的替换产品而出现的。随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展，可编程控制器更多地具有了计算机的功能，不仅能实现逻辑控制，还具有了数据处理、通信、网络等功能。由于它通过软件来改变控制过程，而且具体提及小、组装维护方便、编程简单、可靠性高、抗干扰能力强等特点，已广泛应用于工业控制的各个领域，大大推进了电机一体化的进程。1.3.1PLC的特点（1）高可靠性（2）编程简单，使用方便（可采用梯形编程方式，与世界续电器控制电路非常接近，一般电气工作者很容易接受）24（3）环境要求低（使用于恶劣的工作环境）

7、（4）体积小，体重轻（5）扩充方便，组合灵活1.4EDA的电子自动循环彩灯设计方案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软件来完成对系统硬件功能的实现。近几年来，硬件描述语言等设计数据格式的逐步标准化，不同设计风格和应用的要求导致各具特色的EDA工具被集成在同一个工作站上，从而使EDA框架日趋标准化。VHDL丰富的仿真语句和库函数，使得在任何大系统的设计早期就能查验设计系统的功能可行性，随时对设计进行仿真模拟。其行为描述能力和程序结构决定了它具有支持大规模设计的分解和已有设计的在利

8、用功能。24第二章EDA技术2.1EDA的概念EDA是电子设计自动化(E1echonicsDes5pAM•toM60n)的缩写。由于它是一门刚刚发展起来的新技术，涉及面广，内容丰富，理解各异，所以目前尚无一个确切的定义。但从EDA技术的几个主要方面的内容来看，可以理解为：EDA技术是以大规模可编程逻辑器件为设计载体，以硬件描述语言为系统逻辑描述