VHDL实验课程设计.docx
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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
*****
学号：
**********
*******
2015年1月5日
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：
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
VHDL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，
CASE m IS
WHEN "001"=>dout<="100";
WHEN "010"=>dout<="100";
WHEN "011"=>dout<="100";
WHEN "100"=>dout<="010";
WHEN "101"=>dout<="010";
WHEN "110"=>dout<="001";
WHEN OTHERS=>dout<="111";
END CASE;
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。
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
表决通过的波形
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。
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;
ENTITYBIAOJUEis
PORT（FF:
INSTD_LOGIC_VECTOR（1TO5）;
QQ:
OUTBIT;
QALL:
OUTSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO1）;
SHIJIAN:
BUFFERSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;
FUWEI,KAISHI,CLK:
INSTD_LOGIC）;
ENDBIAOJUE;
ARCHITECTUREFUNGofBIAOJUEis
BEGIN
PROCESS（FF,CLK,KAISHI,FUWEI）
VARIABLESUO:
BOOLEAN;
VARIABLESUM:
STD_LOGIC_VECTOR（1TO3）;
BEGIN
IF（FUWEI='0'）THEN
QQ<='0';
SUM:
="000";
QALL<="000";
ELSIF（CLK'EVENTANDCLK='1'）THEN
IF（KAISHI='1'）THEN
SUO:
=FALSE;
IF（NOTSUO）THEN
SHIJIAN<="1010";
IFSHIJIAN<="0000"THEN
SUO:
=TRUE;
FORNIN1TO5LOOP
SUM:
=FF（N）+SUM;
ENDLOOP;
ELSE
SHIJIAN<=SHIJIAN-1;
ENDIF;
ENDIF;
QALL<=SUM;
IF（SUM>=3）THEN
QQ<='1';
ELSEQQ<='0';ENDIF;
ENDIF;ENDIF;
ENDPROCESS;
ENDFUNG;
方案一循环彩灯控制器的设计：
LIBRARYIEEE;
USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
ENTITYCAIDENGIS
PORT（CLK,RST:
INSTD_LOGIC;
R,G,Y:
OUTSTD_LOGIC）;
ENDCAIDENG;
ARCHITECTUREoneOFCAIDENGIS
TYPESTATE_TYPEIS（S0,S1,S2,S3,S4,S5）;
SIGNALSTATE:
STATE_TYPE;
BEGIN
PROCESS（CLK,RST）
BEGIN
IFRST='1'THENSTATE<=S0;
ELSIFCLK'EVENTANDCLK='1'THENCASESTATEIS
WHENS0=>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;
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
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