VHDL流水灯设计：自定义译码器实现功能

在本次的VHDL流水灯设计实验中，学生被要求使用硬件描述语言（VHDL）来实现一款LED控制器，该控制器根据不同的开关（SW0, SW1, SW2, SW3）输入实现四种不同的点亮模式：流水点亮、间隔点亮、追逐点亮以及全部亮并闪烁。这个实验项目旨在锻炼学生的数字系统设计能力和VHDL编程技巧。 首先，实验目标是设计一个自定义译码器，通过四个输入（SW0-3）对应六个LED输出（LED0-5）的不同点亮状态。具体来说： 1. **流水点亮**：当SW0按下时，LED按照0-1-2-...-5的顺序依次点亮，每个LED点亮一个周期后熄灭，进入下一个LED的点亮。 2. **间隔点亮**：SW1按下时，LED状态为LED0亮，保持不变，然后LED2亮，如此交替进行。 3. **追逐点亮**：SW2按下时，LED0先亮，保持亮，然后LED1点亮，接着LED0熄灭，LED2亮，以此类推，形成逐个LED轮流点亮的效果。 4. **闪烁点亮**：SW3按下时，所有LED同时亮起，并且持续地快速切换点亮和熄灭状态。 实验设计的关键步骤包括： - **延时处理**：由于实验板上时钟信号频率较高，设计延时程序以减慢信号变化速度，便于观察。通过使用clk1进行计数，定义变量count和count1来实现延时效果。 - **状态控制**：每个开关SW0, SW1, SW2, SW3的按下对应不同的状态机，利用不同的计数器（cnt1, cnt2, cnt3, cnt4）来控制LED的点亮模式。例如，SW0的计数范围为000-101，对应6种状态。 - **信号判断**：在process部分，设置SW0, SW1, SW2, SW3为敏感信号，通过定义信号state，根据按键状态改变电路的状态和LED的显示行为。 整个设计过程不仅涉及了VHDL基础语法，如进程(process)、变量声明、组合逻辑和时序逻辑的结合，还包含了数字逻辑设计中的状态机和译码器原理。通过完成这个实验，学生能够深化理解VHDL在实际应用中的灵活运用，增强数字电路设计和程序逻辑控制的能力。