彩灯作为一种景象，装置在建筑物的恰当当地一是作为装修添加节日气氛，二是有一种广告宣传的效果，也可用在舞台上增强晚会灯光效果。完结彩灯操控的计划许多，不同的操控计划，其规划办法和思路也不一样。本文介绍一种彩灯操控器的规划办法。该体系依据可编程逻辑器材CPLD（Complex Programmable Logic Device）芯片，运用VHDL硬件描绘言语规划体系中心部件，再配以恰当的外围电路构成。输出为32路数字信号，操控32路彩灯输出，上电后，彩灯体系无需外加输入信号，能主动循环演示十六莳花型，彩灯明暗改换节拍为0.25秒和0.5秒，快慢两种节拍主动替换运转。该体系较曾经的传统规划，选用硬件电路简略、花型容量大，体积小，功耗低，可靠性高，特别是能够在运用一段时间后，不修正硬件电路的基础上，仅经过更改软件就可完结修正花型的编程操控计划。
1、 体系组成
该彩灯操控器体系组成框图如图1所示。体系作业原理：彩灯操控器是以高、低电平操控灯的亮灭，按节拍改动送给各路的高、低电平，即l、0编码，就可操控彩灯按预订的规则亮灭，然后显现花型。彩灯操控器包含下列几部分。振动器：供给体系作业的主时钟。节拍发生器：发生体系要求的快、慢节拍脉冲PH、PL，并依据体系运转状况，供给相应节拍，使彩灯明暗改换以快、慢两种节拍主动替换运转。地址码发生器：为编码发生器供给适宜的地址码，以确保按节拍读出规则的编码，复现预订的花型，并依据体系运转状况，送节拍发生器反应信号，操控节拍按快慢两种主动替换运转。编码发生器：依据花型要求按节拍输出32位状况编码信号，以操控彩灯按规则亮灭。缓冲驱动器：为彩灯供给需求的作业电压和电流，阻隔负载对体系作业的影响。
２、体系各单元规划
2.1 振动器
振动器供给体系作业的主时钟。因彩灯操控器对守时要求不高，故选用简略易行的555守时振动器。体系彩灯明暗改换节拍为0.25秒和0.5秒，咱们使振动器振动频率为f = 4Hz，电路原理图如图2所示。图中电阻R1=8K，Rw=4.7K， R2=47K，电容C1=3.3 uF，振动频率输出端OUT送“节拍发生器”的输入端。
2.2节拍发生器
其效果发生体系要求的快、慢节拍脉冲，快节拍PH=0.25秒、慢节拍PL= 0.5秒。快节拍频率直接由振动器的频率传入，慢节拍频率将振动器输出的频率进行二分频得到。节拍挑选信号Pc由地址码发生器发生，若第一轮花型循环输出为慢节拍，Pc为低电平，则第二轮花型循环，Pc为高电平，第三轮花型循环，Pc又为低电平，如此重复。节拍发生器输出节拍脉冲PP由PL和PH组成，
。输出节拍频率PP送地址码发生器。
该模块VHDL程序如下（省略声明部分）：
ENTITY jpxz IS –节拍发生器
PORT （ clk： IN STD_LOGIC; –传入振动器频率
Pc ： IN STD_LOGIC; –节拍挑选信号
PP ： out STD_LOGIC）;–输出节拍频率
end;
ARCHITECTURE jiep OF jpxz IS
signal PPL： STD_LOGIC;
signal PH： STD_LOGIC;–快节拍信号
signal PL： STD_LOGIC;–慢节拍信号
begin
fenp： process（clk） — 将clk时钟二分频，得到节拍为0.5秒的慢节拍
BEGIN
IF clk‘EVENT AND clk = ’1‘
THEN PPL 《= NOT PPL;
END IF;
END PROCESS;
PH 《= clk;– 快节拍的频率等于振动器输出的频率
PL 《= PPL; — 慢节拍
pp 《= （not Pc and PL） or （Pc and PH）;
— PP为输出节拍信号，Pc为高电平输出快节拍，Pc为低电平输出慢节拍
end;
2.3 地址码发生器
其效果一是为编码发生器供给适宜的地址码，二是为节拍发生器供给节拍操控信号。
该部分首要电路，一部分为地址计数器，运用进程p01： process（ppclk）依据节拍发生器供给的节拍频率PP发生地址码，完结地址累加，完结预订花型的循环显现，一起运用jiep信号记载体系运转状况，该32路彩灯操控器演示花型共16种，花型循环一周共243拍，地址计数器将地址码累加到244，jiep值为‘1’，地址码为其它值时，jiep值为‘0’；另一部分内容为运用进程P02:process（ jiep ）将jiep信号进行二分频，使输出花型在第一轮循环时， 节拍挑选信号Pc为低电平，则第二轮花型循环时，Pc为高电平，第三轮花型循环，Pc又为低电平，如此重复。该模块VHDL程序如下（省略声明部分）：
ENTITY cai_lizi IS –地址码发生器;
PORT （ ppclk： IN STD_LOGIC； –节拍脉冲信号，由节拍发生器传入
dzout ： out integer range 0 to 245；– 地址码输出，16莳花型运转一次共243拍
Pc： out STD_LOGIC）；–节拍挑选信号，送节拍发生器
end;
ARCHITECTURE lizi OF cai_lizi IS
signal count： integer range 0 to 245;
signal jiep： STD_LOGIC;
begin
p01： process（ppclk） –发生地址码
begin
if count=244 then count 《= 0; jiep 《= ’1‘; –16莳花型运转一次共243拍
elsif rising_edge（ppclk） then count 《= count + 1; jiep 《= ’0‘;
end if;
end process;
P02:process（ jiep ） –将jiep信号进行二分频，发生节拍挑选信号Pc值
VARIABLE Count2 ： STD_LOGIC;
BEGIN
IF jiep’EVENT AND jiep = ‘1’
THEN Count2 ：= NOT Count2;
END IF;
IF Count2 = ‘1’ THEN Pc 《= ‘1’;
ELSE PC 《= ‘0’;
END IF;
END PROCESS;
dzout 《= count;
end;
2.4 编码发生器
地址码发生器将输出的地址码送入编码发生器，编码发生器依据高、低电平操控灯的亮灭，即l、0编码，依据花型要求按节拍输出32位状况编码信号，以操控彩灯按规则亮灭。
该模块VHDL程序如下（省略声明部分）：
ENTITY cai_bmq IS
PORT （ dzout： IN integer range 0 to 245;– 由地址码发生器传入地址码
qout ： OUT STD_LOGIC_VECTOR（31 DOWNTO 0））;– 输出32位状况编码
END;
ARCHITECTURE bianma OF cai_bmq IS
begin
process（dzout）
begin
case dzout is
when 0 =》 qout 《= “10000000000000000000000000000000”;
when 1 =》 qout 《= “11000000000000000000000000000000”;
when 2 =》 qout 《= “11100000000000000000000000000000”;
……
when 241 =》 qout 《= “10010010010010010010010010010010”;
when 242 =》 qout 《= “01001001001001001001001001001001”;
when 243 =》 qout 《= “00100100100100100100100100100100”;
when others =》 qout 《= “10010010010010010010010010010010”;
end case;
end process;
end;
2.5 在CPLD芯片中顶层文件的原理图，如图3所示。
图中JPXZ模块为节拍发生器，输入端CLK接振动器的输出时钟，频率为4Hz，Pc为节拍挑选信号，PP为输出节拍。CAI_LIZI模块为地址码发生器，CAI_BMQ模块为编码发生器，输出端QOUT［31..0］ 输出32位状况编码信号， 接缓冲驱动电路。
2.6 缓冲驱动电路
该模块为彩灯供给需求的作业电压和电流，阻隔负载对体系作业的影响。首要依据每路彩灯的功率挑选继电器或双向可控硅，再依据继电器或双向可控硅所需驱动电压和电流规划驱动电路。具体规划此处不再介绍。
3、体系仿真测验与什物测验
在依据MAX+PLUSⅡ软件渠道，对该体系程序各模块进行仿真测验，图4所示为彩灯操控器顶层文件仿真波形图。
图中CLK为振动器发生体系的主时钟，周期为0.25秒，qout［31..0］为彩灯操控器输出的32路数字操控信号（32位状况编码），图中所示当体系以慢节拍（0.5秒，2个周期一拍）输出最终一组编码后，立刻以快节拍（0.25秒，1个周期一拍）开端下一轮花型循环，到达规划要求。
将该体系程序下载到MAX7000S系列的EPM7128SLC84-15方针芯片上，并配以外围电路进行什物测验（ 以LED灯替代彩灯），满意到规划要求。
4、结束语
本文作者立异点：以VHDL 硬件描绘言语进行规划，将彩灯操控器的中心部分集成在可编程逻辑器材CPLD芯片上，大大简化了外部电路，较曾经的传统规划，既削减了所用芯片的品种和数量，缩小了体积，降低了功耗，提高了体系的全体功能，对体系在运用中的故障率大为削减。特别是，对花型规划计划的修正、添加花型数量都很便利，能够在不修正硬件电路的基础上，仅经过更改软件就可完结，具有宽广的使用远景。
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