在系统可编程ISP器件的应用举例
张__ 敏
（常州铁道高等职业技术学校学工处 江苏常州 213011）
摘_ 要：主要介绍应用新型在系统可编程器件（ISP）来实现多花案彩灯控制系统的设计方法。
关键词：在系统可编程器件；彩灯；控制系统
现代数字系统设计技术即现场在系统编程技术是对预先装在用户目标电路系统板上的在系统编程器件（目标芯片）进行编程，编程后可直接使用的一门技术，是20世纪90年代新发明的重要EDA技术。利用该技术，器件可以方便地反复编程，目标芯片可以容纳非常复杂的数字电路系统，外围仅需配置很简单的输入输出电路，在我们日常的生产生活中有着极其广泛的应用。
一、引言
本文介绍了应用新型在系统可编程器件（ISP）来实现的可编程的现代彩灯控制系统。该方案的优点是体积功耗小﹑灵活多样，可以在不修改硬件电路的基础上仅通过更改软件就可以实现不同的灯组数和不同的方案。ISP芯片选用Altera公司的EPF10K10PLCC—84器件，设计工具选用Altera公司的Max+PlusⅡ软件，系统顶层设计用电路原理图输入，底层设计用VHDL语言，采用自顶向下的模块设计方法。
该控制系统可控制64组灯具，能根据需要减少或扩展灯具组数和控制方案的种数，可以控制发光电压至220V的彩灯、霓虹灯。用8种频率信号控制彩灯扫描速度，可自动也可手动改变扫描速度，通过把64组彩灯在空间适当排列组合，可得各种花案效果。
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二、彩灯控制系统的工作原理
上图为控制系统方框图。控制系统工作原理如下：用555定时器外接电阻、电容产生128Hz的脉冲信号，此信号经分频器分别产生64Hz、32Hz、16Hz、8Hz、4Hz、2Hz、1Hz、0.5Hz的8种频率的信号。自动方式时，这8种频率的信号通过8选1数据选择器（MUX）选择其中之一种信号；手动方式时，这8种频率的信号通过手动拨码开关选择其中之一种信号，被选出的信号送至12位2进制加法计数器，产生12位2进制信号，范围为000000000000-111111111111，此信号送至控制方案电路产生64种控制方案64路TTL电平输出，64路输出分别通过晶体管-可控硅电路放大驱动220V的彩灯或霓虹灯。64种控制方案循环下来后，立刻发出一控制脉冲，此脉冲一方面送8进制加法计数器产生3位2进制信号作为MUX的地址信号，产生自动改变扫描速度的效果；另一方面，经处理，送语音控制电路发出语音信号。
三、各模块电路或程序设计的简单说明
1、分频器的设计：分频器由3个D触发器组成。
2、8选1数据选择器（MUX）的设计
3、8位2进制加法计数器的设计：8位2进制加法计数器由J-K触发器组成，仿照4位2进制加法计数器的设计。
4、4进制加法计数器的设计
5、控制方案电路的设计：列举一种灯具图案实现的程序如下
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
ENTITY CDKZ16 IS
PORT(A:IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);_________
_____ CDHA:OUT STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0);
_____ TC: OUT STD_LOGIC);
__ END CDKZ16;
ARCHITECTURE ONE OF CDKZ16 IS
BEGIN
PROCESS(A)
BEGIN
CASE A IS
WHEN "00000000"=> CDHA <= "0000000000000001";____
WHEN "00000001"=> CDHA <= "0000000000000010";
WHEN "00000010"=> CDHA <= "0000000000000100";
WHEN "00000011"=> CDHA <= "0000000000001000";
WHEN "00000100"=> CDHA <= "0000000000010000";
WHEN "00000101"=> CDHA <= "0000000000100000";
WHEN "00000110"=> CDHA <= "0000000001000000";
WHEN "00000111"=> CDHA <= "0000000010000000";