基于QuartusⅡ开发环境与VHDL语言的16路可调彩灯控制器的设计
近年来，fpga／cpld发展迅速，随着集成电路制造工艺的不断进步，高性价比的fpga／cpld器件推陈出新，使fpga／cpld成为当今硬件设计的重要途径，与传统电路设计方法相比，fpga／cpld具有功能强大、开发周期短、投资少，便于追踪市场变化及时修改产品设计以及开发工具智能化等特点。在诸多fpga／cpld的设计语言中，vhdl语言作为一种主流的硬件描述语言，具有很强的电路描述和建模能力，能从多个层次对数字系统进行建模和描述，从而大大简化了硬件设计任务，提高了设计效率和可靠性，并在语言易读性和层次化、结构化设计方面，表现出了强大的生命力和应用潜力。
quartusⅱ是altera公司在21世纪初推出的fpga／cpld集成开发环境，是altera公司前一代fpga／cpld集成开发环境max+plusⅱ的更新换代产品，其界面友好，使用便捷，功能强大，为设计者提供了一种与结构无关的设计环境，使设计者能方便的进行设计输入、快速处理和器件编程。
本文在quartusⅱ开发环境下，用vhdl语言设计了一种可用于控制16路彩灯，具有4种彩灯变换模式，且变换速度可调的彩灯控制器。
1 16路可调速彩灯控制嚣设计思路
16路可调逮彩灯控制器根据功能可分为3个部分，如图1所示。其中，8 hz分频部分用于对频率为10 mhz的时钟信号进行分频，获得频率为8 hz的时钟信号clk8。clk8作为速度控制部分的基准时钟，通过计数分频方式又可获得频率分别为4 hz，2 hz和1 hz的时钟信号，然后由调速信号选择其中之一作为彩灯时钟信号clkq，clkq即为彩灯控制部分的基准时钟，用于决定彩灯变换的速度，由此实现调速信号spd对彩灯变换速度的控制，使彩灯可调速。
彩灯控制部分通过输出1个16位二进制数（即彩灯输出信号q）来控制16个彩灯，每一位二进制数对应1个彩灯的开关，当该位数字为“1”时灯亮，该位数字为“o”时灯灭。彩灯的变换共设置4种模式：
so模式：只亮1个灯，从最左端逐个移动到最右端，即输出信号q从第15位开始将1个“1”依次移动到第0位；
s1模式：只亮1个灯，从最右端逐个移动到最左端，即输出信号q从第0位开始将1个“1”依次移动到第15位；
s2模式：亮2个灯，同时从左右两端向中间移动，即输出信号q从第15位开始将1个“1”依次移动到第8位，同时从第o位开始将1个“1”依次移动到第7位；
s3模式：亮2个灯，同时从中间向左右两端移动，即输出信号q从第8位开始将1个“1”依次移动到第15位，同时从第7位开始将1个“1”依次移动到第0位。
四种模式依次循环，若复位信号rst输入为高电平，则循环中断，输出信号q置零，彩灯全灭，rst恢复为低电平后，再次从so模式开始循环。
2 16路可调速彩灯控制器的实现
本文所设计的16路可调速彩灯控制器，其电路符号如图2所示，其中clk为10 mhz时钟信号输入端，rst为复位控制端，spd为调速信号输入端，q为彩灯控制信号输出端。
本文所设计的16路可调速彩灯控制器的vhdl代码如下所示：
值得注意的是，本文设计的16路可调速彩灯控制器使用了数据循环算法，较以往的case when语句，更加简洁，实现的功能更加强大，其具有如下特点：
（1）在硬件验证时，将速度控制端spd的pin脚接到拨码开关上，从而实现彩灯变换速度快慢的手动控制，在更进一步的设计中，也可以通过对spd信号的内部控制，实现各种变换速度的自动调整。
（2）该设计采用数据移位的方式实现彩灯的变换，更有利于彩灯变换模式的扩展。该设计虽然只设计了4种变换模式，但可以根据需要轻松的扩展至6～8种模式，甚至更多。
（3）8 hz分频部分的分频比很大，不适于计算机仿真验证，在仿真时需要调小分频比，在硬件验证时再恢复较大的分频比。
3 仿真结果分析
本文设计的16路可调速彩灯控制器在quartusⅱ开发环境下进行了仿真验证，仿真波形如图3所示。仿真结果分析如下：
（1）clk为时钟信号，由时钟信号的上升沿触发分频器计数；
（2）rst为复位信号输入端，当其为高电平时，彩灯控制输出信号q清零，rst恢复为低电平后彩灯控制输出信号q从so模式重新开始循环；
（3）spd为调速信号输入端，对应于spd的“00”，“01”，“10”，“11”这4个数值，彩灯变换的速度分别为1 hz，2 hz，4 hz，8 hz；
（4）q为彩灯控制信号输出端，由图3可知，该设计成功地实现了4种变换模式的循环和各种变换速度的调节。
4 结语
设计的16路可调速彩灯控制器在quartusⅱ开发环境下进行了仿真验证后，下载到湖北众友科技实业股份有限公司的zylledal3be实验箱中进行了硬件验证，该实验箱使用acexlk系列eplk30qc208芯片作为核心芯片，实验证明设计正确，功能完整，运行稳定。另外，本文所设计的16路可调速彩灯控制器可根据需要增加更多的变换模式，使彩灯更加绚丽多姿。
大招科技：人工智能AI行业的解决方案
选择MAXQ2000微控制器和MAX1132 ADC接口的SPI时钟模式
5纳米芯片集体成了笑话?
消防应急灯的作用
5G商用网络推出 沟通便捷加快了时代的进程
基于QuartusⅡ开发环境与VHDL语言的16路可调彩灯控制器的设计
谁再说美发店暴利，请把这篇文章甩到他脸上
一种基于毫米波雷达的导线弧垂监测
因无人机高通大疆联芯强强联合
集创新新力量，探生态新应用 | 毫米波雷达“居家智能”应用大赛火热进行时
美国高调表态重回新能源汽车战场
独角兽企业是什么意思_中国的独角兽公司都分布在哪些行业呢？
蓝厂vivo要发全面屏手机vivox20，绿厂oppo又来搞事情OPPOFind9也要搞全面屏
电动汽车智能充电桩设计方案及其设计要求探索
国内连接器市场竞争与发迹了，如何在行业做到脱颖而出？
KTS-462R15L 免棱镜测程
单相交流电机常见的电缆故障介绍
电子管计算机原理_电子管计算机的运算速度
一个按键的多次击键组合应该如何判别详细技巧程序概述
明朔科技成为智慧路灯引领者，已应用于国内30个省级区域
quartusⅱ是altera公司在21世纪初推出的fpga／cpld集成开发环境，是altera公司前一代fpga／cpld集成开发环境max+plusⅱ的更新换代产品，其界面友好，使用便捷，功能强大，为设计者提供了一种与结构无关的设计环境，使设计者能方便的进行设计输入、快速处理和器件编程。
本文在quartusⅱ开发环境下，用vhdl语言设计了一种可用于控制16路彩灯，具有4种彩灯变换模式，且变换速度可调的彩灯控制器。
1 16路可调速彩灯控制嚣设计思路
16路可调逮彩灯控制器根据功能可分为3个部分，如图1所示。其中，8 hz分频部分用于对频率为10 mhz的时钟信号进行分频，获得频率为8 hz的时钟信号clk8。clk8作为速度控制部分的基准时钟，通过计数分频方式又可获得频率分别为4 hz，2 hz和1 hz的时钟信号，然后由调速信号选择其中之一作为彩灯时钟信号clkq，clkq即为彩灯控制部分的基准时钟，用于决定彩灯变换的速度，由此实现调速信号spd对彩灯变换速度的控制，使彩灯可调速。
彩灯控制部分通过输出1个16位二进制数（即彩灯输出信号q）来控制16个彩灯，每一位二进制数对应1个彩灯的开关，当该位数字为“1”时灯亮，该位数字为“o”时灯灭。彩灯的变换共设置4种模式：
so模式：只亮1个灯，从最左端逐个移动到最右端，即输出信号q从第15位开始将1个“1”依次移动到第0位；
s1模式：只亮1个灯，从最右端逐个移动到最左端，即输出信号q从第0位开始将1个“1”依次移动到第15位；
s2模式：亮2个灯，同时从左右两端向中间移动，即输出信号q从第15位开始将1个“1”依次移动到第8位，同时从第o位开始将1个“1”依次移动到第7位；
s3模式：亮2个灯，同时从中间向左右两端移动，即输出信号q从第8位开始将1个“1”依次移动到第15位，同时从第7位开始将1个“1”依次移动到第0位。
四种模式依次循环，若复位信号rst输入为高电平，则循环中断，输出信号q置零，彩灯全灭，rst恢复为低电平后，再次从so模式开始循环。
2 16路可调速彩灯控制器的实现
本文所设计的16路可调速彩灯控制器，其电路符号如图2所示，其中clk为10 mhz时钟信号输入端，rst为复位控制端，spd为调速信号输入端，q为彩灯控制信号输出端。
本文所设计的16路可调速彩灯控制器的vhdl代码如下所示：
值得注意的是，本文设计的16路可调速彩灯控制器使用了数据循环算法，较以往的case when语句，更加简洁，实现的功能更加强大，其具有如下特点：
（1）在硬件验证时，将速度控制端spd的pin脚接到拨码开关上，从而实现彩灯变换速度快慢的手动控制，在更进一步的设计中，也可以通过对spd信号的内部控制，实现各种变换速度的自动调整。
（2）该设计采用数据移位的方式实现彩灯的变换，更有利于彩灯变换模式的扩展。该设计虽然只设计了4种变换模式，但可以根据需要轻松的扩展至6～8种模式，甚至更多。
（3）8 hz分频部分的分频比很大，不适于计算机仿真验证，在仿真时需要调小分频比，在硬件验证时再恢复较大的分频比。
3 仿真结果分析
本文设计的16路可调速彩灯控制器在quartusⅱ开发环境下进行了仿真验证，仿真波形如图3所示。仿真结果分析如下：
（1）clk为时钟信号，由时钟信号的上升沿触发分频器计数；
（2）rst为复位信号输入端，当其为高电平时，彩灯控制输出信号q清零，rst恢复为低电平后彩灯控制输出信号q从so模式重新开始循环；
（3）spd为调速信号输入端，对应于spd的“00”，“01”，“10”，“11”这4个数值，彩灯变换的速度分别为1 hz，2 hz，4 hz，8 hz；
（4）q为彩灯控制信号输出端，由图3可知，该设计成功地实现了4种变换模式的循环和各种变换速度的调节。
4 结语
设计的16路可调速彩灯控制器在quartusⅱ开发环境下进行了仿真验证后，下载到湖北众友科技实业股份有限公司的zylledal3be实验箱中进行了硬件验证，该实验箱使用acexlk系列eplk30qc208芯片作为核心芯片，实验证明设计正确，功能完整，运行稳定。另外，本文所设计的16路可调速彩灯控制器可根据需要增加更多的变换模式，使彩灯更加绚丽多姿。
大招科技：人工智能AI行业的解决方案
选择MAXQ2000微控制器和MAX1132 ADC接口的SPI时钟模式
5纳米芯片集体成了笑话?
消防应急灯的作用
5G商用网络推出 沟通便捷加快了时代的进程
基于QuartusⅡ开发环境与VHDL语言的16路可调彩灯控制器的设计
谁再说美发店暴利，请把这篇文章甩到他脸上
一种基于毫米波雷达的导线弧垂监测
因无人机高通大疆联芯强强联合
集创新新力量，探生态新应用 | 毫米波雷达“居家智能”应用大赛火热进行时
美国高调表态重回新能源汽车战场
独角兽企业是什么意思_中国的独角兽公司都分布在哪些行业呢？
蓝厂vivo要发全面屏手机vivox20，绿厂oppo又来搞事情OPPOFind9也要搞全面屏
电动汽车智能充电桩设计方案及其设计要求探索
国内连接器市场竞争与发迹了，如何在行业做到脱颖而出？
KTS-462R15L 免棱镜测程
单相交流电机常见的电缆故障介绍
电子管计算机原理_电子管计算机的运算速度
一个按键的多次击键组合应该如何判别详细技巧程序概述
明朔科技成为智慧路灯引领者，已应用于国内30个省级区域