EDA交通燈實(shí)驗(yàn)報(bào)告.doc

實(shí)驗(yàn)：交通燈設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求：設(shè)計(jì)任務(wù)：模擬十字路口交通信號燈的工作過程，利用實(shí)驗(yàn)板上的兩組紅、黃、綠LED作為交通信號燈，設(shè)計(jì)一個(gè)交通信號燈控制器。要求：（1） 交通燈從綠變紅時(shí)，有4秒黃燈亮的間隔時(shí)間；（2） 交通燈紅變綠是直接進(jìn)行的，沒有間隔時(shí)間；（3） 主干道上的綠燈時(shí)間為40秒，支干道的綠燈時(shí)間為20秒；（4） 在任意時(shí)間，顯示每個(gè)狀態(tài)到該狀態(tài)結(jié)束所需的時(shí)間。 支干道 主干道圖1 路口交通管理示意圖ABC主干道交通燈綠（25秒）黃（5秒）紅（30秒）支干道交通燈紅（30秒）黃（5秒）綠（25秒）表1 交通信號燈的4種狀態(tài)設(shè)計(jì)要求：（1） 采用VHDL語言編寫程序，并在QuartusII工具平臺中進(jìn)行仿真，下載到EDA實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行驗(yàn)證。（2） 編寫設(shè)計(jì)報(bào)告，要求包括方案選擇、程序清單、調(diào)試過程及測試結(jié)果。二、設(shè)計(jì)原理 1、設(shè)計(jì)目的：學(xué)習(xí)DEA開發(fā)軟件和QuartusII的使用方法，熟悉可編程邏輯器件的使用。通過制作來了解交通燈控制系統(tǒng)，交通燈控制系統(tǒng)主要是實(shí)現(xiàn)城市十字交叉路口紅綠燈的控制2、設(shè)計(jì)說明（1）第一模塊：clk時(shí)鐘秒脈沖發(fā)生電路在紅綠燈交通信號系統(tǒng)中，大多數(shù)情況是通過自動控制的方式指揮交通的。因此為了避免意外事件的發(fā)生，電路必須給一個(gè)穩(wěn)定的時(shí)鐘（clock）才能讓系統(tǒng)正常運(yùn)作。模塊說明：系統(tǒng)輸入信號： Clk: 由外接信號發(fā)生器提供256的時(shí)鐘信號； 系統(tǒng)輸出信號： full：產(chǎn)生每秒一個(gè)脈沖的信號；（2）第二模塊：計(jì)數(shù)秒數(shù)選擇電路計(jì)數(shù)電路最主要的功能就是記數(shù)負(fù)責(zé)顯示倒數(shù)的計(jì)數(shù)值，對下一個(gè)模塊提供狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號。模塊說明：系統(tǒng)輸入：full: 接收由clk電路的提供的1HZ的時(shí)鐘脈沖信號；系統(tǒng)輸出信號： tm： 產(chǎn)生顯示電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號 tl：倒計(jì)數(shù)值 秒數(shù)個(gè)位變化控制信號 th：倒計(jì)數(shù)值 秒數(shù)十位變化控制信號（3）第三模塊：紅綠燈狀態(tài)轉(zhuǎn)換電路 本電路負(fù)責(zé)紅綠燈的轉(zhuǎn)換。模塊說明：系統(tǒng)輸入信號：full: 接收由clk電路的提供的1hz的時(shí)鐘脈沖信號； tm: 接收計(jì)數(shù)秒數(shù)選擇電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號；系統(tǒng)輸出信號： comb_out: 負(fù)責(zé)紅綠燈的狀態(tài)顯示。 （4）第四模塊：時(shí)間顯示電路本電路負(fù)責(zé)紅綠燈的計(jì)數(shù)時(shí)間的顯示。模塊說明：系統(tǒng)輸入信號：tl：倒計(jì)數(shù)值 秒數(shù)個(gè)位變化控制信號； th：倒計(jì)數(shù)值 秒數(shù)十位變化控制信號；系統(tǒng)輸出信號： led7s1: 負(fù)責(zé)紅綠燈的顯示秒數(shù)個(gè)位。 led7s2： 負(fù)責(zé)紅綠燈的顯示秒數(shù)十位。3、 設(shè)計(jì)方案定時(shí)時(shí)間到檢測電路計(jì)時(shí)器預(yù)置數(shù)產(chǎn)生電路狀態(tài)發(fā)生器（兩位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器） 時(shí)間顯示數(shù)據(jù)輸出紅黃綠燈輸出控制電路（RYG） 紅黃綠燈信號輸出1秒時(shí)鐘脈沖信號發(fā)生器 圖2 交通信號燈控制器的原理框圖采用VHDL語言輸入的方式實(shí)現(xiàn)交通信號燈控制器秒脈沖信號發(fā)生器（進(jìn)程P1和P2）狀態(tài)寄存器（進(jìn)程P6）計(jì)數(shù)器（進(jìn)程P3、P4和P5）CLK 時(shí)間顯示數(shù)據(jù)輸出 次態(tài)發(fā)生器信號燈輸出信號（進(jìn)程P7） 信號燈輸出 圖3 交通信號燈控制器程序原理框圖該程序由7個(gè)進(jìn)程組成，進(jìn)程P1和P2將CLK信號分頻后產(chǎn)生1秒信號，進(jìn)程P3、P4、P5構(gòu)成兩個(gè)帶有預(yù)置數(shù)功能的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其中P4產(chǎn)生允許十位計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的控制信號。進(jìn)程P6實(shí)現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換和產(chǎn)生狀態(tài)轉(zhuǎn)換的控制信號，進(jìn)程P7產(chǎn)生次態(tài)信號和信號燈輸出信號，以及每一個(gè)狀態(tài)的時(shí)間值。四、程序清單：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY traffic IS PORT (clk:in std_logic; led7s1:out std_logic_vector(6 downto 0); led7s2:out std_logic_vector(6 downto 0); comb_out:out std_logic_vector(5 downto 0); END;ARCHITECTURE one OF traffic ISTYPE dm IS (s0,s1,s2,s3); SIgnal current_state,next_state:dm; SIGNAL FULL : STD_LOGIC; SIGNAL tl :STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0); SIGNAL th:STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0); SIGNAL tm :STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0); SIGNAL TIME :STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);BEGIN P_REG: PROCESS(CLK) VARIABLE CNT8:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); BEGIN IF CLKEVENT AND CLK=1 THEN IF CNT8 = 11111111 THEN CNT8:=01111111; FULL=1; ELSE CNT8 := CNT8+1; FULL = 0; END IF; END IF; END PROCESS P_REG;PROCESS(full)BEGINIF fullEVENT AND full=1 THEN IF TIME1000011 THEN TIME=TIME+1; ELSe TIME =0000000; END IF;END IF;END PROCESS; REG:process( full,current_state) BEGIN IF full=1 AND fullEVENT THEN current_statecomb_out=001100;tm=39-time; if time=39 then next_state=s1; else next_statecomb_out=010100;tm=43-time; if time=43 then next_state=s2; else next_statecomb_out=100010;tm=63-time; if time=63 then next_state=s3; else next_statecomb_out=100001;tm=67-time; if time=67 then next_state=s0; else next_state=30 THEN th=11;tl=20 THEN th=10;tl=10 THEN th=01;tl=tm-10;ELSE th=00;tlled7s1led7s1led7s1led7s1null; end case;case tl is when 0000000=led7s2led7s2led7s2led7s2led7s2led7s2led7s2led7s2led7s2led7s2null; end case; end process;end;五、電路及波形圖1.波形圖2引腳設(shè)置選擇的器件為cyclone系列的EP1C3T144芯片，引腳鎖定方法如下圖所示。將未使用的管腳設(shè)置為三態(tài)輸入（一定要設(shè)置，否則可能會損壞芯片）。本實(shí)驗(yàn)只能用采用模式6下載調(diào)試，一切正常六、硬件測試及說明用實(shí)驗(yàn)板上的6個(gè)LED作為交通信號燈，設(shè)計(jì)一個(gè)交通信號燈控制器。1、 交通燈從綠變紅時(shí)，有5秒黃燈亮的間隔時(shí)間；2、 交通燈紅變綠是直接進(jìn)行的，沒有間隔時(shí)間；3、紅燈時(shí)間為30秒。綠燈時(shí)間為25秒。黃燈時(shí)間為5秒。七、實(shí)驗(yàn)心得體會 通過這次課程設(shè)計(jì)，我進(jìn)一步加深了對數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的了解。并進(jìn)一步熟練了對QuartusII軟件的操作。在編寫程序的過程中，遇到了很多問題，使我發(fā)現(xiàn)自己以前學(xué)習(xí)上存在的不足。同時(shí)也掌握了做課程設(shè)計(jì)的一般流程，為以后的設(shè)計(jì)積累