基于EDA的多路彩灯控制器设计

本科毕业论文（设计）论文（设计）题目：基于EDA的多路彩灯控制器设计学院：明德学院＿＿专业：电子信息工程＿班级：电信081＿＿＿学号：082003110191＿学生姓名：王天龙＿＿＿＿指导教师：吴锐＿＿＿＿2012年4月19日多路彩灯控制器的设计[摘要]彩灯在当今社会不仅作为一种装饰，已经越来越随处可见。城市马路、大街小巷、商业店铺各种彩灯让人有些“乱花渐欲迷人眼”的感觉，各种花样百出。设计彩灯控制器，可以控制彩灯闪烁的频率，花样，如何闪烁。各种公交车，银行门口上的红色字体都是多路彩灯控制器控制的LED管显像，这不仅仅可以使得彩灯更有可观赏性，更是为商业店铺增加吸引人的眼球，所以许多店铺，商家都找人为他们设计彩灯控制器，使得他们的店面门口的彩灯出现各种不同，能让人们眼前一亮的彩灯闪烁来吸引顾客以及路过的人，提高它们的商业价值。EDA技术的应用可以减少了设计芯片的数量、使其缩小了体积、降低了功耗、提高了设计的灵活性、可靠性和可扩展性。在MAX+PLUSII软件使用环境下采用VHDL语言实现，论述了基于VHDL语言和CPLD芯片的数字系统设计思想和实现过程。电子设计自动化技术EDA的发展给电子系统的设计带来了革命性的变化，EDA软件设计工具，硬件描述语言，可编程逻辑器件（PLD）使得EDA技术的应用走向普及。CPLD是新型的可编程逻辑器件，采用CPLD进行产品开发可以灵活地进行模块配置，大大缩短了产品开发周期，也有利于产品向小型化，集成化的方向发展。而VHDL语言是EDA的关键技术之一，它采用自顶向下的设计方法，完成系统的整体设计[关键词]彩灯;VHDL;仿真;下载目录摘要................................................................................................................ⅠAbstract...............................................................................错误!未定义书签。1绪论...............................................................................错误!未定义书签。1.1课题背景...............................................................................................错误!未定义书签。1.2EDA的概念..............................................................................................31.3EDA技术的基本特征...........................................................................41.4MAX+plusⅡ简介1.5QuartusⅡ简介1.6发光二极管简介1.7LED材料先进性研究1.8LED工业级参数研究1.91LED发光原理1.92LED价格比较与材料的选取2多路彩灯的设计方案......................................................错误!未定义书签。2.1总体思路设计方案................................................................................52.2总体设计思路........................................................................................52.3方案的选择...........................................................................................72.3.1总体思路方案的选择..................................................................72.3.2总体实现方案的选择..................................................................72.4本章小结...............................................................................................83多路彩灯控制器的设计过程.........................................................................93.1思路的设计............................................................................................93.1.1快慢变化电路模块的设计.........................................................93.1.2花型控制及演示电路模块的设计...........................................103.1.3整体电路的设计.......................................................................123.2本章小结.............................................................................................144结论...............................................................................1错误!未定义书签。致谢................................................................................................................21参考文献..........................................................................................................221.1，课题背景进入21世纪，随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，人类进入了一个全新的信息时代。以数字化为特征的电子信息产品，诸如PC，PDA，DC，DV，DTV，Web浏览器、手机等等，成为现代社会不可或缺的一部分。电子信息产品功能不断扩展、性能不断提高，更新换代的步伐越来越快，而同时其价格却一直呈下降趋势。实现这种进步的主要因素是集成电路制造技术和电子设计技术的发展。前者以微细加工技术为代表，目前已进展到深亚微米和超深亚微米阶段，主流生产工艺技术为0．13～0．25μm，可以在几平方厘米的芯片上集成数千万个晶体管。后者的核心就是EDA（电子设计自动化）技术，EDA是指以计算机为工作平台，融合应用电子技术、计算机技术、智能化技术，并汇集了计算机图形学、拓扑学和计算数学等众多学科而发展起来的一项电子设计的自动化技术，EDA技术已经成为现代电子系统设计的重要手段。1.2，EDA的概念EDA技术就是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，用硬件描述语言HDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作.EDA是电子设计自动化（ElectronicDesignAutomation）的缩写，在20世纪90年代初从计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）和计算机辅助工程（CAE）的概念发展而来的。EDA代表了当今电子设计技术的最新发展方向，它的基本特征是：设计人员按照“自顶向下”的设计方法，对整个系统进行方案设计和功能划分，系统的关键电路用一片或几片专用集成电路（ASIC）实现，然后采用硬件描述语言（HDL）完成系统行为级设计，最后通过综合器和适配器生成最终的目标器件，这样的设计方法被称为高层次的电子设计方法。现在对EDA的概念或范畴用得很宽。包括在机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域，都有EDA的应用。目前EDA技术已在各大公司、企事业单位和科研教学部门广泛使用。例如在飞机制造过程中，从设计、性能测试及特性分析直到飞行模拟，都可能涉及到EDA技术。本文所指的EDA技术，主要针对电子电路设计、PCB设计和IC设计。EDA设计可分为系统级、电路级和物理实现级。利用EDA工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程在计算机上自动处理完成。现在对EDA的概念或范畴用得很广。包括在机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域，都有EDA的应用[1]。目前EDA技术已在各大公司、企事业单位和科研教学部门广泛使用。例如在飞机制造过程中，从设计、性能测试及特性分析直到飞行模拟，都可能涉及到EDA技术。本次毕业设计课题实现的核心技术即为EDA相关技术。1.3，EDA技术的基本特征EDA技术已有30年的发展历程，大致可分3个阶段：20世纪70年代为计算机辅助设计（CAD）阶段，20世纪80年代为计算机辅助工程（CAE）阶段，20世纪90年代为电子系统设计自动化（ESDA）阶段。EDA代表了当今电子设计技术的最新发展方向，其基本特征是：设计人员按照“自顶向下”（Top-down）的设计方法，对整个系统进行方案设计和功能划分，系统的关键电路用一片或几片专用集成电路（ASIC）实现，然后采用硬件描述语言（HDL）完成系统行为级设计，最后通过综合器和适配器生成最终的目标器件。EDA代表了当今电子设计技术的最新发展方向，利用EDA工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程在汁算机上自动处理完成。设计者采用的设计方法是一种高层次的”自顶向下”的全新设计方法，这种设汁方法首先从系统设计人手，在顶层进行功能方框图的划分和结构设计。在方框图一级进行仿真、纠错．并用硬件描述语言对高层次的系统行为进行描述，在系统一级进行驶证。然后，用综合优化工具生成具体门电路的表，其对应的物理实现级可以是印刷电路板或专用集成电路(ASIC)。设计者的工作仅限于利用软件的方式，即利用硬件描述语言和EDA软件来完成对系统硬件功能的实现。由于设计的主要仿真和调试过程是在高层次上完成的，这既有利于早期发现结构设计上的错误，避免设计工作的浪费，又减少了逻辑功能仿真的工作量，提高了设计的一次性成功率。由于电子产品的复杂度和集成度的日益提高，一般分离的中小规模集成电路组合已不能满足要求，电路设计逐步地从中小规模芯片转为大规模、超大规模芯片，具有高速度、高集成度、低功耗的可编程IC器件已蓬勃发展起来。在EDA技术中所用的大规模、超大规模芯片被称为可编程ASIC芯片，这些可编程逻辑器件自70年代以来，经历了CPm、IzPGA、CPLD、FPGA几个发展阶段，其中CPm(复杂可编程逻辑器件)／IzPGA(现场可编程逻辑器件)肩高密度可编程逻辑器件，目前集成度已高达200万门／片以上，