基于VHDL實現多路彩燈控制器設計應用
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設計一個彩燈控制程序器。可以實現四種花型循環變化，有復位開關。整個系統共有三個輸入信號CLK，RST，SelMode，八個輸出信號控制八個彩燈。時鐘信號CLK脈沖由系統的晶振產生。各種不同花樣彩燈的變換由SelMode控制.硬件電路的設計要求在彩燈的前端加74373鎖存器。用來對彩燈進行鎖存控制。此彩燈控制系統設定有四種花樣變化，這四種花樣可以進行切換，四種花樣分別為:
(1)彩燈從左到右逐次閃亮。然后從右到左逐次熄滅。
(2)彩燈兩邊同時亮兩個，然后逐次向中間點亮。
(3)彩燈從左到右兩個兩個點亮，然后從右到左兩個兩個逐次點亮。
(4)彩燈中間兩個點亮。然后同時向兩邊散開。
本控制電路采用VHDL語言設計。運用自頂而下的設計思想，按功能逐層分割實現層次化設計。根據多路彩燈控制器的設計原理，將整個控制器分為四個部分，分別對應彩燈的四種變化模式、利用VHDL語言實現該功能程序如下:
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);--彩燈花樣控制
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 --第一種彩燈花樣的程序
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 -- 第二種彩燈花樣的程序
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 --第三種彩燈花樣的程序
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 -- 第四種彩燈花樣的程序
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) --分頻進程
variable cnt:integer range 0 to 1000;
BEGIN
IF(RST='0')then
cnt:=0:
ELSIF(clk'EVENT AND clk='1')then
if cnt999 then
cnt:=cnt+1;
clk1ms='0';
else
cnt:=0;
clk1ms='1';
end if;
end if;
end PROCESS P2;
end cONtrol;
三、功能仿真及下載驗證
各模塊VHDL程序經過編譯優化后，選擇合適的目標芯片進行綜合、管腳配置。本電路選用ALTERA公司的可編程邏輯芯片EPM7128SLC84-6，由MAX+Plus II進行仿真，從仿真波形可以看出，此程序可以實現四種不同花樣彩燈的相互變換，每種花樣彩燈可以循環變化。但是如果系統的固有頻率很大，彩燈的閃爍速度非常快，看到的現象是每個花樣的八個彩燈同時被點亮，為了實現絢麗多彩的景象，必須要在程序中加一個分頻進程如上述程序的進程P2。
四、結束語
本次設計的程序已經在硬件系統上得到了驗證，實驗表明。此設計方法能夠滿足四種不同花樣彩燈的變化要求，并且該方法便于擴展不同變化模式的彩燈花樣，各個不同花樣的相互轉變是手動切換實現的。自動切換的方法筆者不再累述。
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