流水灯设计.doc

EDA课程设计 流水灯设计 姓 名： 黄奕林 学 号： 09325208 专 业： 电子信息工程 班 级： 093252 指导教师： 黄 河 2012年11月 8日目录一、设计目的 2二、设计要求 2三、总体设计 23.1设计内容 23.2设计方案 33.3系统框图 3四、流水灯设计程序 4五、系统仿真及调试 55.1仿真 5波形仿真图 5功能仿真效果图 6电路原理图 75.2 调试 7六、课程设计总计 86.1设计小结 86.2设计收获 8七、参考文献 9附录一：课程设计评分表 10一、设计目的1.通过循序渐进地独立完成设计任务，加深对理论知识的理解，从而提高学生的动手能力，独立分析、解决问题的能力，协调能力和创造性思维能力2.学习使用EDA集成设计软件Quartus II,电路描述，综合，模拟过程3.掌握使用EDA工具设计流水灯的设计思路和设计方法4. 熟练使用Quartus II对实验程序进行改错，调试以及演示现象。

5. 启发学生的创造性思维，进一步理解数字系统的概念，掌握小型数字系统的设计方法，掌握小型数字系统的组装和调试技术，掌握查阅有关资料的技能等二、设计要求1.画出仿真波形图和电路原理图2.写出VHDL语言3.用LED灯模拟彩灯，流水灯循环模式不少于三种4.编写设计报告，写出设计的全过程，附上有关资料和图纸(也可直接写在相关章节中)，有心得体会三、总体设计3.1设计内容流水灯是一串按一定的规律像流水一样连续闪亮，流水灯控制是可编程控制器的一个应用，其控制思想在工业控制技术领域也同样适用流水灯控制可用多种方法实现，但对现代可编程控制器而言，基于EDA技术的流水灯设计也是很普遍的要求采用可编程逻辑器件实现一个流水灯控制电路，8个LED灯能连续发出三种不同的流水显示形式，先是8个LED从左到右依次点亮，然后按.7；2.4.6.8灯依次亮，其次 1.2；3.4；5.6；7.8灯两两依次亮，之后从左到右四个四个点亮实现了灯光的移动和闪亮效果3.2设计方案彩灯是由实验箱上的LED灯代替，有以下四种闪烁效果(1)彩灯从左到右逐次闪亮2)彩灯从左到右奇数灯先亮，后偶数灯亮，按1、3、5、7；2、4、6、8分两组(3)彩灯从左到右两个两个点亮，按1、2；3、4；5、6；7、8分为四组(4)彩灯从左到右四个四个点亮，按1、2、3、4；5、6、7、8分为两组。

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，将整个控制器分为四个部分，分别对应彩灯的四种变化模式、利用VHDL语言实现该功能3.3系统框图脉冲信号顺序脉冲译码逻辑电路流水灯交替闪烁 四、流水灯设计程序module light(clk,l0,l1,l2,l3,l4,l5,l6,l7);input clk;output reg l0,l1,l2,l3,l4,l5,l6,l7;reg[3:0] shu;always @(posedge clk)begin if(shu==15) shu<=0; else shu<=shu+1; case(shu) 4'b0000:begin l0=1;l1=0;l2=0;l3=0;l4=0;l5=0;l6=0;l7=0;end 4'b0001:begin l0=0;l1=1;l2=0;l3=0;l4=0;l5=0;l6=0;l7=0;end 4'b0010:begin l0=0;l1=0;l2=1;l3=0;l4=0;l5=0;l6=0;l7=0;end 4'b0011:begin l0=0;l1=0;l2=0;l3=1;l4=0;l5=0;l6=0;l7=0;end 4'b0100:begin l0=0;l1=0;l2=0;l3=0;l4=1;l5=0;l6=0;l7=0;end 4'b0101:begin l0=0;l1=0;l2=0;l3=0;l4=0;l5=1;l6=0;l7=0;end 4'b0110:begin l0=0;l1=0;l2=0;l3=0;l4=0;l5=0;l6=1;l7=0;end 4'b0111:begin l0=0;l1=0;l2=0;l3=0;l4=0;l5=0;l6=0;l7=1;end 4'b1000:begin l0=1;l1=0;l2=1;l3=0;l4=1;l5=0;l6=1;l7=0;end 4'b1001:begin l0=0;l1=1;l2=0;l3=1;l4=0;l5=1;l6=0;l7=1;end 4'b1010:begin l0=1;l1=1;l2=0;l3=0;l4=0;l5=0;l6=0;l7=0;end 4'b1011:begin l0=0;l1=0;l2=1;l3=1;l4=0;l5=0;l6=0;l7=0;end 4'b1100:begin l0=0;l1=0;l2=0;l3=0;l4=1;l5=1;l6=0;l7=0;end 4'b1101:begin l0=0;l1=0;l2=0;l3=0;l4=0;l5=0;l6=1;l7=1;end 4'b1110:begin l0=1;l1=1;l2=1;l3=1;l4=0;l5=0;l6=0;l7=0;end 4'b1111:begin l0=0;l1=0;l2=0;l3=0;l4=1;l5=1;l6=1;l7=1;end endcase end endmodule五、系统仿真及调试5.1仿真波形仿真图通过QuartusII软件，我们进行了仿真，其仿真波形如下图： 图5-1 波形仿真图由设计要求可知，本设计要求采用可编程逻辑器件实现一个流水灯控制电路，8个LED灯能连续发出四种不同的流水显示形式，先是8个LED灯从左到右依次点亮，然后是从左到右先奇数灯亮、后偶数灯亮，其次是两个两个灯亮，之后是从左到右四个四个灯亮，实现灯光的移动和闪亮效果，从仿真的波形可以看出，实现了相应的功能。

功能仿真效果图通过QuartusII软件，我们进行了仿真，其功能仿真效果如下图： 图5-2 功能仿真效果图电路原理图在QuartusII软件中利用硬件描述语言描述电路后，用RTL Viewers生成的对应的电路图如下所示：图5-2 用RTL Viewers生成的电路图5.2 调试在QuartusII软件中，通过对所设计的硬件描述语言代码进行波形仿真后，达到了预期效果，于是，我们在该软件上进行下载配置设置调试过程为调试经过不断的总结与改进，最终调试才得以成功，达到预期的实验效果六、课程设计总计6.1设计小结通过本次设计让我明白了VHDL语言的实用性，同时让我对QuartusII有了进一步的了解虽然在设计过程种遇到了许多麻烦，比如语言编写的错误，思路想法的偏离...但通过问同学，老师，以及上网了解后最终还是纠正了这些错误能把这个设计彻底弄好，的确该归功自己不懈的努力，当说那个VHDL语言就折磨了我半死，由于我没用分块处理，导致语言较长，容易混乱不过通过不断的检查和咨询，最后还是编写成功了也通过本次彩灯设计让我知道了日常生活种各种花样灯的工作模式，希望能够通过接下来的学习，自己能够设计出生活中实用的样式灯。

6.2设计收获通过对流水灯的制作，清楚地看到了自己在EDA方面知识的薄弱，各个知识点没有联会贯穿，EDA基础知识的掌握也不够牢固通过本次设计，我们在对EDA这门技术上有了更深刻的认识，也从实践的例子中去感受到了EDA设计给我们设计带来的改变与进步，充分体会到了实际操作的重要性通过这次课程设计，可以很好的把各个章节的模块融合到一起，对以后的学习，设计很有帮助，让我感觉自己在动手操作方面有质上的飞跃我们不仅掌握QuartusII软件的使用，与此同时，我们还对电子设计的思路有了更多的认识通过对EDA设计中的TOP-DOWN设计方式的运用，体会到了对于一个大型系统的设计方案选取应从顶向下的设计思路，这与传统的至底向上的设计方式有很大改进，且设计效率得到大大提高通过这次的实验，理解了电子技术设计的设计方法和流程，夯实了QuartusII的操作流程很显然，任何的实践活动，都不可能闭门造车，是必须去吸取前人的实践经验，这就要求在课程设计的过程中，从网络上，从图书馆，借寻相关资料书籍等，有力地指导课程设计进一步认清了毕业走向这就要求在最后的大学时间里，要继续夯实相关的理论知识，继续多动手操作，提高具体的实践操作能力，为即将毕业的工作出路，做好充分的准备。

七、参考文献[1] 王金明编著.数字系统与Verilog HDL.电子工业出版社.2011.1[2] 卢毅编著.VHDL与数字电路设计[M].科技大学出版.2001[3] 陈琼、潘礼.FPGA系统设计与实践[M].电子工业出版社.2005[4] 侯佰亨，顾新编著.VHDL硬件描述语言与实际应用[M].西安电子科社.2000[5] 李景华、杜玉远.可编程逻辑器件与EDA技术[M].东北大学出版社.2000[6]（美）J.Bhasker . Verilog HDL 硬件描述语言[M] . 机械工业出版社.2000[7] 百度网：[8] 中国电子网. [9] 实用电子制作网：5附录一：课程设计评分表东华理工大学长江学院课程设计评分表学生姓名： 黄奕林 班级： 093252 学号：09325208 课程设计题目：EDA课程设计-----流水灯设计项目内容满分实 评选题能结合所学课程知识、有一定的能力训练符合选题要求10工作量适中，难易度合理10能力水平能熟练应用所学知识，有一定查阅文献及运用文献资料能力10理论依据充分，数据准确，公式推导正确10能应用计算机软件进行调试、资料搜集录入、加工、排版、制图等10能体现创造性思维，或有独特见解10成果质量总体设计正确、合理，各项技术指标符合要求。

10说明书综述简练完整，概念清楚、立论正确、技术用语准确、结论严谨合理；分析处理科学、条理分明、语言流畅、结构严谨、版面清晰10设计说明书栏目齐全、合理，符号统一、编号齐全　格式、绘图、表格、插图等规范准确，符合国家标准10有一定篇幅，字符数不少于500010总 分100指导教师评语： 指导教师签名： 年 月 日。