《毕业论文--基于FPGA的可遥控智能彩灯控制器设计与实现》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业论文--基于FPGA的可遥控智能彩灯控制器设计与实现（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、大连东软信息学院 本科毕业设计（论文）本科毕业设计（论文） 系系 所：所： 电子工程系 专专 业：业： 电子信息工程（集成电路设计与系统方向） 学生姓名：学生姓名： 学生学号：学生学号： 指导教师：指导教师： 导师职称：导师职称： 讲师 完成日期：完成日期： 2014 年 4 月 28 日 论文题目论文题目：基于基于 FPGA 的可遥控智能彩灯控制器设计与实现的可遥控智能彩灯控制器设计与实现 大连东软信息学院 Dalian Neusoft University of Information 大连东软信息学院毕业设计（论文） 摘要 I 基于基于 FPGA 的可遥控智能彩灯控制器的可遥控智能彩灯控
2、制器 设计与实现设计与实现 摘 要 电子设计自动化（EDA，Electronic Design Automation）技术的应用引起电子产品 及系统开发的革命性变革，本系统实现以 Verilog-HDL 为基础的十六路彩灯控制系统。 当外面是白天的时候，灯全部熄灭；当黑夜降临，十六路发光二极管(LED，Light Emitting Diode)灯全亮，等待花色选择。同时也可以选择彩灯花色变化的频率，十六路 彩灯共有七种不同花色选择。本次设计采用了自顶向下的设计方法，即从系统总体要 求出发，自上至下地将设计任务分解为不同的功能模块，最后将各功能模块连接形成 顶层模块，完成系统硬件的整体设计。 现
3、场可编程门阵列（FPGA ，Field Programmable Gata Array）具有集成度高、通 用性好、设计灵活、编程方便、可以实现芯片的动态重构等特点，因此可以快速地完 成复杂的数字系统。 本文介绍了基于 EDA 技术的多路彩灯控制器的设计与分析。在 Quartus II 环境下 采用 Verilog 语言实现，论述了基于 Verilog 语言和 FPGA 芯片的数字系统设计思想和 实现过程。在具体实现上，设计模块包括：时序控制分模块，显示控制模块，发射接 收模块，光线感知模块四部分组成。最后在 ModelSim 中完成了功能仿真。本项目的实 施，不仅要求学生数字系统设计流程的合理
4、性，而且要求用 电阻晶体管逻辑 （RTL，Resistor Transistor Logic）级 Verilog 描述数字电路以及 EDA 开发工具的熟练 使用。 关键词关键词：Verilog，彩灯，控制，仿真 大连东软信息学院毕业设计（论文） Abstract II Design and Iplementation of Remote Intelligent Lights Controller Based on FPGA Abstract Electronic Design Automation (EDA, Electronic Design Automation) technology a
5、pplication cause the revolutionary change of Electronic products and systems development, the system implementation based on Verilog HDL - ten all lights control system.When the day is outside, lights all out, when night came, ten all led lights all light, waiting for design and color choice. At the
6、 same time, also can choose design and color of lights change frequency, ten all lights a total of seven different colors to choose.The design has adopted the top-down design method, namely from the overall system requirements, from top to bottom of the design task decomposition into the different f
7、unction module, finally each function module is connected to form the top module, the overall design of system hardware. Field Programmable gate Array (FPGA, Field Programmable Gata Array) with high integration, good generality, flexible design, programming, convenient, can realize the dynamic recon
8、figuration of chips and other characteristics, so you can quickly complete the complex digital system. This paper introduces the design and analysis of multiple lights controller based on the EDA technique.In the QuartusII environment using Verilog language, discusses the digital system design idea
9、of Verilog language and the FPGA chip and the implementation process based on.On the concrete realization,Design modules include: Sequential control module, display control module, launch receiving module, light perception module four parts.Finally complete functional simulation in ModelSim.The impl
10、ementation of this project, not only requests the student to the rationality of the digital system design process, and asked to use resistance Transistor Logic (RTL, Resistor Transistor Logic) level Verilog digital circuit and skilled use of EDA tools. Key words: Verilog, Lantern, Control, Simulatio
11、n 大连东软信息学院毕业设计（论文） 目录 III 目目 录录 摘 要I ABSTRACTII 第 1 章 绪 论.1 1.1 课题研究背景与意义1 1.2 课题研究内容与方法2 第 2 章 关键技术介绍.3 2.1 VERILOG HDL 3 2.2 自上而下设计4 2.3 有限状态机5 第 3 章 系统需求分析.8 3.1 系统设计目标8 3.2 系统功能需求8 3.3 系统非功能需求8 3.4 系统开发环境8 3.4.1 硬件环境8 3.4.2 软件环境9 3.5 系统可行性分析.11 3.6 外围电路分析.12 3.6.1 控制电路.12 3.6.2 显示电路.12 3.6.3 系统流
12、程图.12 第 4 章 系统设计14 4.1 系统设计指导原则.14 4.2.1 数据通道模块设计.16 大连东软信息学院毕业设计（论文） 目录 IV 4.2.2 控制单元模块设计.17 第 5 章 系统实现19 5.1 控制单元的部分实现.19 5.2 数据通道中的部分实现.20 第 6 章 系统测试21 6.1 控制单元仿真.21 6.2 数据通道仿真.21 6.3 分频模块仿真.21 6.4 显示模块仿真.22 6.5 系统整体仿真.22 第 7 章 结 论23 致 谢25 大连东软信息学院毕业设计（论文） -1- 第第 1 章章 绪绪 论论 1.1 课题研究课题研究背景与意义背景与意义
13、 科学技术的无限发展，人民生活水平的不断提高，都使得彩灯装饰在现代生活中 变为一种可增强人们的美感饰具，同时也可作为广告宣传，不仅增添节日的气氛，也 为着人们的生活增添亮丽。电子技术的持续发展，使应用系统向着小型化、快速化、 大容量、重量轻等方向发展，EDA 技术的多方面应用也引起了电子产品、系统开发的 变革。 EDA 代表了，当今电子设计技术的最新发展方向，其根本特征是设计人员，以计 算机作为载体工具，按 top-to-down 的设计理念，对整个系统进行方案性的设计以及功 能划分，使用硬件描述语言来完成系统行为级的设计，使用比较先进性的开发工具自 动的完成逻辑的编译，化简，分割，综合，优化
14、，布局布线，仿真和具有特定目标芯 片的适配编译、编程下载，以这种理念来设计高层次数字逻辑电路。 作为现代的电子系统设计主导的技术，EDA 技术具有两个明显特征：即并行工程 设计和自顶向下设计。其基本的思想是从系统总体设计出发，分为行为描述、寄存器 传输级描述、逻辑综合三个层次，将设计的内容逐步细化，最后完成整体的设计，这 是一种全新设计思想和设计理念。 Verilog HDL 硬件描述语言，是一种以文本形式，来描述数字系统硬件的结构和行 为的语言，它可以表示逻辑电路图、逻辑表达式，还可以用来表示数字逻辑系统将完 成的逻辑功能。诞生于 20 世纪 80 年代中期，是由 Gateway Desig
15、n Automation（该公 司于 1989 年被 Cadence 公司收购）公司开发的一种快速设计电路工具，目前已经成为 IEEE 的一种工业性的标准硬件描述语言。相比传统电路系统的设计方法，Verilog 拥有 多层次的描述系统硬件功能的能力，支持自顶向下设计的特点，因此设计者不必了解 硬件结构。直接从系统设计入手，在顶层进行系统设置，方框图的划分及结构设计， 在方框图的一级用 Verilog 对电路行为加以描述，并作仿真和纠错工作；然后，在系统 的一级作验证，最后在使用逻辑综合优化工具，以产生具体的门级的逻辑电路网表， 再将网表下载到具体复杂可编程逻辑器件（CPLD，Complex Programmable Logic Device）器件中去，最终实现可编程的专用集成电路的设计。用 Verilog 语言去完成数 字逻辑电路和数字系统设计，是电子电路设计方法上一个突破性的变革。与传统方法 相比，Verilog 描述电路行为具有很多种优点： 大连东软信息学院毕业设计（论文） -2- 1、设计层次比较高，当用于较复杂的计算时，可以尽早的发现已经存在的问题， 缩短设计的周期； 2、可以独立实现，修改方便，系统硬件的描述能力强； 3、可读性好，便于交流，适合文档保存； 4、Verilog 语言标准、规范以及移植性强。 本设计所研究的基于 FPGA 的，可遥控智能彩灯控制
