基于VHDL实现多路彩灯控制器设计应用
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一、多路彩灯控制器设计原理
设计一个彩灯控制程序器。可以实现四种花型循环变化，有复位开关。整个系统共有三个输入信号CLK，RST，SelMode，八个输出信号控制八个彩灯。时钟信号CLK脉冲由系统的晶振产生。各种不同花样彩灯的变换由SelMode控制.硬件电路的设计要求在彩灯的前端加74373锁存器。用来对彩灯进行锁存控制。此彩灯控制系统设定有四种花样变化，这四种花样可以进行切换，四种花样分别为:
(1)彩灯从左到右逐次闪亮。然后从右到左逐次熄灭。
(2)彩灯两边同时亮两个，然后逐次向中间点亮。
(3)彩灯从左到右两个两个点亮，然后从右到左两个两个逐次点亮。
(4)彩灯中间两个点亮。然后同时向两边散开。
二、多路彩灯控制器的VHDL的实现
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语言实现该功能程序如下:
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.std_logic_1164.ALL;
USE IEEE.std_loglc_ARITH.ALL;
USE IEEE.std_logic_UNSIGNED.ALL;
ENTITY CaiDeng IS
port(CLK:IN std_logic;
RST:in std_logic;
SelMode:in std_logic_vector(1 downto 0);--彩灯花样控制
Light:out std_logic_vector(7 downto 0));
END CaiDeng;
ARCHIteCTURE control OF CaiDeng IS
SIGNAL clk1ms:std_logic:='0';
SIGNAL cnt1:std_logic_vector(3 downto 0):="0000";
SIGNAL ent2:std_logic_vector(1 downto 0):="00";
SIGNAL cnt3:std_logic_vector(3 downto 0):="0000";
SIGNAL cnt4:std_logic_vector(1 downto 0):="00";
BEGIN
P1:PR0CESS(clk1ms)
BEGIN
if(clk1ms'EVENT AND clk1ms='1')then
if selmode="00" then --第一种彩灯花样的程序
if cnt1="1111" then
cnt1<="0000";
else cnt1<= cnt1+1;
end if;
case cnt1 is
when "0000"=>light<="10000000";
when "0001"=>light<="11000000";
when "0010"=>light<="11100000";
when "0011"=>light<="11110000";
when "0100"=>light<="11111000";
when "0101"=>light<="11111100";
when "0110"=>light<="11111110";
when "0111"=>light<="11111111";
when "1000"=>light<="11111110";
when "1001"=>light<="11111100";
when "1010"=>light<="11111000";
when "1011"=>light<="11110000";
when "1100"=>light<="11100000";
when "1101"=>light<="11000000";
when "1110"=>light<="10000000";
when others=>light<="00000000";
end case;
eLSIf selmode="01" then -- 第二种彩灯花样的程序
if cnt2="11" then
cnt2<="00";
else cnt2<= cnt2+1;
end if;
case cnt2 is
when "00"=>light<="10000001";
when "01"=>light<="11000011";
when "10"=>light<="11100111";
when "11"=>light<="11111111";
when others=>light<="00000000";
end ease;
elsif selmode="10" then --第三种彩灯花样的程序
if cnt3="1111" then
cnt3<="0000";
else cnt3<=cnt3+1;
end if;
case cnt3 is
when "0000"=>light<="11000000";
when "0001"=>light<="01100000";
when "0010"=>light<="00110000";
when "0011"=>light<="00011000";
when "0100"=>light<="00001100";
when "0101"=>light<="00000110";
when "0110"=>light<="00000011";
when "0111"=>light<="00000110";
when "1000"=>light<="00001100";
when "1001"=>light<="00011000";
when "1010"=>light<="00110000";
when "1011"=>light<="01100000";
when "1100"=>light<="11000000";
when others=>light<="00000000";
end case;
elsif selmode="11" then -- 第四种彩灯花样的程序
if cnt4="11" then
cnt4<="00";
else cnt4<= cnt4+1;
end if;
case cnt4 is
when "00"=>light<="00011000";
when "01"=>light<="00111100";
when "10"=>light<="01111110";
when "11"=>light<="11111111";
when others=>light<="00000000";
end ease;
end if;
end if;
END PROCESS P1;
P2:PROCESS(clk) --分频进程
variable cnt:integer range 0 to 1000;
BEGIN
IF(RST='0')then
cnt:=0:
ELSIF(clk'EVENT AND clk='1')then
if cnt<999 then
cnt:=cnt+1;
clk1ms<='0';
else
cnt:=0;
clk1ms<='1';
end if;
end if;
end PROCESS P2;
end cONtrol;
三、功能仿真及下载验证
各模块VHDL程序经过编译优化后，选择合适的目标芯片进行综合、管脚配置。本电路选用ALTERA公司的可编程逻辑芯片EPM7128SLC84-6，由MAX+Plus II进行仿真，从仿真波形可以看出，此程序可以实现四种不同花样彩灯的相互变换，每种花样彩灯可以循环变化。但是如果系统的固有频率很大，彩灯的闪烁速度非常快，看到的现象是每个花样的八个彩灯同时被点亮，为了实现绚丽多彩的景象，必须要在程序中加一个分频进程如上述程序的进程P2。
四、结束语
本次设计的程序已经在硬件系统上得到了验证，实验表明。此设计方法能够满足四种不同花样彩灯的变化要求，并且该方法便于扩展不同变化模式的彩灯花样，各个不同花样的相互转变是手动切换实现的。自动切换的方法笔者不再累述。
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