FPGA课程设计：彩灯控制器、数字秒表、交通信号控制与简易密码锁

"FPGA课程设计题目包括彩灯控制器、数字秒表、交通信号控制系统和简易密码锁的设计。这些设计要求学生完成从设计规范文档、模块设计、代码输入、仿真到下载验证的完整流程，并提交课程设计报告。" 在FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）课程设计中，学生被分配了四个不同的项目，旨在锻炼他们的逻辑设计和实现能力。以下是每个项目的具体要求和涉及的知识点： 1. 彩灯控制器设计： - 这个项目需要设计一个能展示多种花型变化的LED控制器，至少支持16路LED。这涉及到数字逻辑设计，包括组合逻辑和时序逻辑，例如使用计数器来实现不同的花型变化。 - 学生需要实现自动变化模式，这可能需要用到状态机设计，如Mealy或Moore型状态机。 - 控制彩灯变换的快慢节拍选择需要定时器和频率分频器的概念。 - 清零开关涉及逻辑复位信号的处理。 - 整个设计流程涵盖VHDL或Verilog等硬件描述语言的代码编写、仿真工具的使用以及实际FPGA硬件下载验证。 2. 数字秒表设计： - 体育比赛用的数字秒表要求6位数码管显示，需要理解数码管驱动电路和译码器的工作原理。 - 计时器的复位/启动和暂停/继续功能需要非同步时序逻辑设计，包括边沿检测和寄存器操作。 - 设计中需要考虑最大计时值限制，这涉及到溢出条件的处理。 - 完整流程同样包含硬件描述语言编程、仿真和实际系统验证。 3. 交通信号控制系统设计： - 十字路口交通灯控制系统需实现绿、黄、红灯的自动切换，需要理解定时器和状态机的设计。 - 倒计时显示要求计数器和显示驱动的知识。 - 特殊运行状态下的手动控制涉及到中断和优先级处理，以及安全机制的设计。 - 恢复正常运行的逻辑需要考虑系统的可靠性和故障恢复策略。 4. 简易密码锁设计： - 4位串行数字锁的设计涉及到密码匹配逻辑和错误处理机制。 - 密码可调性要求有存储单元和预置机制，可能用到SRAM或FIFO等存储结构。 - 报警状态和复位功能需要额外的信号处理逻辑。 - 锁等待下一个开锁状态的逻辑是时序设计的一个实例。 这些项目不仅涵盖了FPGA的基本设计技能，还涉及到数字电路、嵌入式系统、系统集成等多个方面的知识，是FPGA学习者深入理解和实践的重要练习。通过完成这些设计，学生将能够全面掌握FPGA的开发流程，并提升硬件设计能力。