VHDL实验课程设计

湖南科技大学信息与电气工程学院《课程设计报告》题目：VHDL语言课程设计专业：通信工程班级：3班姓名：边蕾学号：1204040322指导教师：胡仕刚2015年1月5日目录题目····························································1VHDL语言课程设计···················································1课程设计任务书·······················································2一、课程设计的目的················································3二、设计方案的论证················································3三、设计仿真及结果分析··········································4四、主要程序·························································7五、对本次课程设计的体会和建议·······························9六、参考文献··························································91题目VHDL语言课程设计设计时间2014.12.15-2015.1.4设计目的：选题一：五人多数表决器系统地学习了EDA工程概论，VHDL描述语言和设计应用方面的基础知识选题二：循环彩灯控制器能够较熟练地使用MAX_PLUSⅡ软件进行设计开发，用原理图输入及VHDL语言等设计输入并编译仿真，同时我们对以往学过的理论知识有了更加透彻的理解。设计要求：选题一:五人多数表决逻辑：多数通过；在主持人控制下，10秒内表决有效；用数码管显示表决10秒倒计时；表决结束后用发光二极管及数码管显示表决结果，数码管显示结果形式：通过，不通过；设主持人控制键，复位键：控制键：启动表决；选题二：设计一个循环彩灯控制器，该控制器控制红，绿，黄三个发光管循环点亮。要求红发光管亮3秒，绿发光管亮2秒，黄发光管亮1秒。总体方案实现：选题一方案：五人多数表决，只要在规定时间内，赞成人数大于或等于三，则表决通过。因此，只需将每位表决人的结果相加，判断结果值。设五个开关作为表决器的五个输入变量，输入变量为逻辑“1”时，表示表决者“赞成”；输入变量为“0”时，表示表决者“不赞成”。输出逻辑“1”时，表示表决“通过”；输出逻辑“0”时，表示表决“不通过”。当表决器的五个输入变量中有3个以上（含3个）为“1”时。则表决器输出为“1”；否则为“0”。选题二方案：实现彩灯循环的是用74LS191同步十六加法/减法计数器。控制74LS191的使能端DNUP的高低电平来改变彩灯循环的循环方向。用74LS292分频器来控制彩灯循环频率的快慢，其输入是接DE2板的50MHz的时钟信号。通过74LS154译码器连接到DE2板上的发光二极管指导教师评语：2信息与电气工程学院课程设计任务书20—20学年第学期专业：学号：姓名：课程设计名称：设计题目：完成期限：自年月日至年月日共周设计依据、要求及主要内容（可另加附页）：指导教师（签字）：批准日期：年月日3VHDL课程设计报告一、课程设计的目的选题一五人多数表决器五人多数表决逻辑：多数通过；在主持人控制下，10秒内表决有效；用数码管显示表决10秒倒计时；表决结束后用发光二极管及数码管显示表决结果，数码管显示结果形式：通过，不通过；设主持人控制键，复位键：控制键：启动表决选题二循环彩灯控制器的设计1、设计一种楼梯照明控制器，该控制器控制红、绿、黄三个发光管循环发光，要求红灯亮2秒，绿灯亮3秒，黄灯亮1秒。2、引脚锁定及下载测试提示：如果目标器件是EPF10K10，自行锁定引脚。3、设计的VHDL程序所用时钟频率为1HZ。二、设计方案的论证。选题一五人多数表决器五人多数表决，只要在规定时间内，赞成人数大于或等于三，则表决通过。因此，只需将每位表决人的结果相加，判断结果值。设五个开关作为表决器的五个输入变量，输入变量为逻辑“1”时，表示表决者“赞成”；输入变量为“0”时，表示表决者“不赞成”。输出逻辑“1”时，表示表决“通过”；输出逻辑“0”时，表示表决“不通过”。当表决器的五个输入变量中有3个以上（含3个）为“1”时。则表决器输出为“1”；否则为“0”。选题二数字式竞赛抢答器设计在本题中要求控制器可以控制红，绿，黄三个发光管循环点亮，并且要求发光的时间不一样，这样，本质设计思想是循环累加，即时钟信号高电平开始，m值开始累加，CASEmISWHEN001=dout=100;WHEN010=dout=100;WHEN011=dout=100;WHEN100=dout=010;WHEN101=dout=010;WHEN110=dout=001;WHENOTHERS=dout=111;ENDCASE;前三个值都将赋值给dout1，也就是红灯发光的三秒，然后两个赋值给绿灯，最后一秒赋值给黄灯。这样，dout的不同值将点亮不同颜色的灯，下面是表示三种灯的点亮程序。red=dout(2);green=dout(1);yellow=dout(0);以此类推，我们可以实现三个彩灯不同时间的循环点亮。4三、设计仿真及结果分析方案一五人多数表决器：复位时的模拟结果规定时间外的结果5表决通过的波形6方案二循环彩灯控制器的设计：根据程序调试仿真图如下：（仿真图中的us表示现实中表示s）分析：从图形可以看出，清零端低电平，时钟信号上升沿时m值开始计数，随着m值的变化，彩灯的显示一块变化，图示显示，red灯点亮3秒，gree灯点亮2秒，yellow灯点亮1秒，整个周期是六秒一个循环，基本上实现了题目的要求。7四、主要程序方案一五人多数表决器：LIBRARYIEEE;useieee.std_logic_1164.all;useieee.std_logic_ARITH.all;useieee.std_logic_UNSIGNED.all;ENTITYBIAOJUEisPORT(FF:INSTD_LOGIC_VECTOR(1TO5);QQ:OUTBIT;QALL:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO1);SHIJIAN:BUFFERSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);FUWEI,KAISHI,CLK:INSTD_LOGIC);ENDBIAOJUE;ARCHITECTUREFUNGofBIAOJUEisBEGINPROCESS(FF,CLK,KAISHI,FUWEI)VARIABLESUO:BOOLEAN;VARIABLESUM:STD_LOGIC_VECTOR(1TO3);BEGINIF(FUWEI='0')THENQQ='0';SUM:=000;QALL=000;ELSIF(CLK'EVENTANDCLK='1')THENIF(KAISHI='1')THENSUO:=FALSE;IF(NOTSUO)THENSHIJIAN=1010;IFSHIJIAN=0000THENSUO:=TRUE;FORNIN1TO5LOOPSUM:=FF(N)+SUM;ENDLOOP;ELSESHIJIAN=SHIJIAN-1;ENDIF;ENDIF;QALL=SUM;IF(SUM=3)THENQQ='1';ELSEQQ='0';ENDIF;ENDIF;ENDIF;ENDPROCESS;ENDFUNG;8方案一循环彩灯控制器的设计：LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITYCAIDENGISPORT(CLK,RST:INSTD_LOGIC;R,G,Y:OUTSTD_LOGIC);ENDCAIDENG;ARCHITECTUREoneOFCAIDENGISTYPESTATE_TYPEIS(S0,S1,S2,S3,S4,S5);SIGNALSTATE:STATE_TYPE;BEGINPROCESS(CLK,RST)BEGINIFRST='1'THENSTATE=S0;ELSIFCLK'EVENTANDCLK='1'THENCASESTATEISWHENS0=R='1';G='0';Y='0';STATE=S1;WHENS1=R='1';G='0';Y='0';STATE=S2;WHENS2=R='0';G='0';Y='1';STATE=S3;WHENS3=R='0';G='1';Y='0';STATE=S4;WHENS4=R='0';G='1';Y='0';STATE=S5;WHENS5=R='0';G='1';Y='0';STATE=S0;ENDCASE;ENDIF;ENDPROCESS;ENDone;9五、对本次课程设计的体会和建议编程是一件高精度、模范化的事情，稍有疏乎都会影响全局，也可能因为某一处的小的错误而导致整个程序的无法运行。所以认真仔细就是非常重要的了。开始的时候真的感觉编程是一件很无聊的事情，不过当一个程序运行成功的时候那种喜悦是无法言语的，那种成就感是无法比拟的。经过一个星期的课程设计，我成功地设计出了数字式四路竞赛抢答器。回首这一周，虽然因为初次涉及EDA技术及MAX_PLUSⅡ软件，对相关知识知之甚少，也遇到了很多困难，但是在这次实习的过程中都受益匪浅。在这次课程设计的前期，先系统地学习了EDA工程概论，VHDL描述语言和设计应用方面的基础知识，使得后期能够较熟练地使用MAX_PLUSⅡ软件进行设计开发，用原理图输入及VHDL语言等设计输入并编译仿真，同时对以往学过的理论知识有了更加透彻的理解。六、参考文献[1]候伯亨，刘凯，VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计；西安：电子科技大学出版社[2]曾繁泰，陈美金，VHDL程序设计，北京：清华大学出版社[3]谭会生，张昌凡，EDA技术及应用，西安：西安电子科技大学出版社[4]李国丽，朱维勇.EDA与数字系统设计，北京：机械工业出版社