交通燈控制程序

交通燈控制程序交通燈控制程序全文共23頁(yè)，當(dāng)前為第1頁(yè)。1交通燈控制程序全文共23頁(yè)，當(dāng)前為第1頁(yè)。編寫目的2背景2定義2參考資料22總體設(shè)計(jì)2需求規(guī)定2運(yùn)行環(huán)境2基本設(shè)計(jì)概念和處理流程3結(jié)構(gòu)3功能器求與程序的關(guān)系3人工處理過(guò)程3尚未問(wèn)決的問(wèn)題33接口設(shè)計(jì)3用戶接口3外部接口3內(nèi)部接口44運(yùn)行設(shè)計(jì)4運(yùn)行模塊組合4運(yùn)行控制4運(yùn)行時(shí)間45系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)4物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)4數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與程序的關(guān)系46系統(tǒng)出錯(cuò)處理設(shè)計(jì)5出錯(cuò)信息5設(shè)計(jì)補(bǔ)救措施5設(shè)計(jì)系統(tǒng)維護(hù)交通燈控制程序全文共23頁(yè)，當(dāng)前為第2交通燈控制程序全文共23頁(yè)，當(dāng)前為第2頁(yè)。1引言編寫目的創(chuàng)建一個(gè)可供日常交通燈使用的程序，目標(biāo)讀者為交通燈控制人員。背景說(shuō)明：a.交通路口復(fù)雜交通信號(hào)燈的設(shè)計(jì)b.任務(wù)提出者，開發(fā)者：陳磊用戶：交通指揮系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)境：使用VerilogHDL語(yǔ)言進(jìn)行設(shè)計(jì)使用Quartus2編程環(huán)境進(jìn)行開發(fā)。。定義ORDER選擇信號(hào)ROAD亮燈控制信號(hào)EN55秒延時(shí)使能信號(hào)LIN55秒延時(shí)終止信號(hào)EN2525秒延時(shí)使能信號(hào)LIN2525秒延時(shí)終止信號(hào)RST系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)CLK系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)參考資料VerilogHDL數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用交通燈控制程序全文共23頁(yè)，當(dāng)前為第3頁(yè)。交通燈控制程序全文共23頁(yè)，當(dāng)前為第3頁(yè)。需求規(guī)定輸入項(xiàng)目：CLK系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)RST系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)輸出項(xiàng)目：ROAD亮燈控制信號(hào)，ROAD=00,紅燈亮；ROAD=01,黃燈亮；區(qū)0人口=10,綠燈亮；ROAD=11，黃燈亮。處理要求：根據(jù)ORDER的不同值，使相應(yīng)的燈發(fā)亮。運(yùn)行環(huán)境運(yùn)行環(huán)境：。QuartusII9.0交通燈控制程序全文共23頁(yè)，當(dāng)前為第交通燈控制程序全文共23頁(yè)，當(dāng)前為第4頁(yè)。2.4結(jié)構(gòu)ORDER選擇某一燈的選擇變量交通燈控制程序全文共23頁(yè)，當(dāng)前為第交通燈控制程序全文共23頁(yè)，當(dāng)前為第5頁(yè)。功能器求與程序的關(guān)系本條用一張如下的矩陣圖說(shuō)明各項(xiàng)功能需求的實(shí)現(xiàn)同各塊程序的分配關(guān)系:程序1程序2功能需求1V功能需求2VV功能需求3V功能需求4VV人工處理過(guò)程人工輸入ORDER的值，根據(jù)ORDER的不同值，相應(yīng)的燈變亮尚未問(wèn)決的問(wèn)題創(chuàng)建一個(gè)穩(wěn)定的時(shí)鐘源3接口設(shè)計(jì)用戶接口light(red,amber,green,0,order>ORDER為控制變量，由它決定讓哪一盞燈發(fā)亮。ROAD=100，則紅燈亮；ROAD=010，則綠燈亮；氏。4口=001，則黃燈亮；外部接口CLK外部時(shí)鐘源信號(hào)RST計(jì)時(shí)程序使能信號(hào)ROAD控制哪一盞燈發(fā)亮的信號(hào)交通燈控制程序全文共23頁(yè)，當(dāng)前為第6交通燈控制程序全文共23頁(yè)，當(dāng)前為第6頁(yè)。根據(jù)ORDER的不同取值，在下面這段程序中，case(order>0:beginroad='b100oen25<=1。en5<=0。if(lin25==1>order<=1。endbeginroad='b010oen25<=0。en5<=1。if(lin5==1>order<=2oendbeginroad='b001oen25<=1oen5<=0。if(lin25==1>order<=3。endbeginroad='b010oen25<=0。en5<=1。if(lin5==1>order<=0oend交通燈控制程序全文共23交通燈控制程序全文共23頁(yè)，當(dāng)前為第7頁(yè)。4運(yùn)行設(shè)計(jì)運(yùn)行模塊組合ORDER=0時(shí)，ROAD=100,調(diào)用模塊TIMER25,紅燈亮ORDER=1時(shí)，ROAD=010,調(diào)用模塊TIMER5,黃燈亮ORDER=2時(shí)，ROAD=001,調(diào)用模塊TIMER25,綠燈亮ORDER=3時(shí)，ROAD=010,調(diào)用模塊TIMER5,黃燈亮運(yùn)行控制ORDER=0時(shí)，ROAD=100,調(diào)用模塊TIMER25,紅燈亮ORDER=1時(shí)，ROAD=010,調(diào)用模塊TIMER5,黃燈亮ORDER=2時(shí)，ROAD=001,調(diào)用模塊TIMER25,綠燈亮ORDER=3時(shí)，ROAD=010,調(diào)用模塊TIMER5,黃燈亮運(yùn)行時(shí)間運(yùn)行模塊將始終占用CPU5系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)ORDER選擇變量用于選擇讓哪一盞燈亮ROAD=100，則紅燈亮；ROAD=010，則綠燈亮；ROAD=001，則黃燈亮；物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)ORDER2位寄存器變量每次存取要存取全部2位ROAD3位寄存器變量，每次存取要存取全部3位交通燈控制程序全文共23頁(yè)，當(dāng)前為第8交通燈控制程序全文共23頁(yè)，當(dāng)前為第8頁(yè)。ORDER2位寄存器變量每次存取要存取全部2位ROAD3位寄存器變量，每次存取要存取全部3位6系統(tǒng)出錯(cuò)處理設(shè)計(jì)出錯(cuò)信息.系統(tǒng)開始運(yùn)行時(shí)RST!=0,即系統(tǒng)沒(méi)有復(fù)位，即開始運(yùn)行，此時(shí)會(huì)導(dǎo)致出錯(cuò)。.系統(tǒng)時(shí)鐘工作不正常，各個(gè)時(shí)鐘上升沿的間隔不相等，在此情況下延時(shí)程序會(huì)工作不正常，使延時(shí)時(shí)間延長(zhǎng)或縮短。補(bǔ)救措施故障1：使RST初始時(shí)為0，過(guò)一段時(shí)間后再將RST置1。故障2：尋找一個(gè)工作穩(wěn)定的時(shí)鐘源作為系統(tǒng)的時(shí)鐘源。系統(tǒng)維護(hù)設(shè)計(jì).系統(tǒng)開始運(yùn)行時(shí)RST!=0,即系統(tǒng)沒(méi)有復(fù)位，即開始運(yùn)行，此時(shí)會(huì)導(dǎo)致出錯(cuò)。.系統(tǒng)時(shí)鐘工作不正常，各個(gè)時(shí)鐘上升沿的間隔不相等，在此情況下延時(shí)程序會(huì)工作不正常，使延時(shí)時(shí)間延長(zhǎng)或縮短。設(shè)計(jì)需求說(shuō)明書2任務(wù)概述2目標(biāo)2用戶的特點(diǎn)3假定和約束33需求規(guī)定3交通燈控制程序全文共23頁(yè)，當(dāng)前為第交通燈控制程序全文共23頁(yè)，當(dāng)前為第9頁(yè)。對(duì)性能的規(guī)定3精度3時(shí)間特性要求3靈活性4輸人輸出要求4數(shù)據(jù)管理能力要求4故障處理要求4其他專門要求54運(yùn)行環(huán)境規(guī)定5設(shè)備5支持軟件5接口5控交通燈控制程序全文共23頁(yè)，當(dāng)前為第10交通燈控制程序全文共23頁(yè)，當(dāng)前為第10頁(yè)。2任務(wù)概述目標(biāo)該項(xiàng)目開發(fā)的意圖是為了設(shè)計(jì)一個(gè)可供日常指揮交通使用的交通燈程序，應(yīng)用目標(biāo)是用來(lái)控制各種交通燈的運(yùn)行，可以作用在各種類型的交通燈上。該項(xiàng)目的代碼主要是我根據(jù)書上已有的一部分資料，再加上自己在網(wǎng)上搜索得到的一些代碼，將兩者綜合以后寫出來(lái)的|用戶的特點(diǎn)該項(xiàng)目的應(yīng)用對(duì)象一交通燈的主要特點(diǎn)如下：.任意時(shí)刻只能有一只燈〈紅、黃或綠燈）亮。.任意時(shí)刻必須有一只燈亮，不能三盞燈全是滅的。.任一只燈亮了一定時(shí)限后必須熄滅，不能一直亮著。操作人員特點(diǎn)：交通燈一般都是根據(jù)程序自動(dòng)運(yùn)行的，因此，無(wú)操作人員。維護(hù)人員特點(diǎn)：在機(jī)房維護(hù)交通燈控制程序的人員一般都是學(xué)習(xí)過(guò)編程控制原理的，因此，他們可以看懂程序如何控制交通燈運(yùn)行的。本課題預(yù)期使用頻度：此交通燈控制程序?qū)儆?4小時(shí)全天候運(yùn)行類型的。假定和約束預(yù)期開發(fā)期限：10周。經(jīng)費(fèi)限制：不需要經(jīng)費(fèi)。交通燈控制程序全文共23頁(yè)，當(dāng)前為第11交通燈控制程序全文共23頁(yè)，當(dāng)前為第11頁(yè)。order=01 黃燈亮order=10 綠燈亮order=11 黃燈亮對(duì)性能的規(guī)定精度根據(jù)變量ORDER的值，即可使相應(yīng)的燈變亮，不會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)。時(shí)間特性要求說(shuō)明對(duì)于該項(xiàng)目的時(shí)間特性要求，如對(duì)：a.響應(yīng)時(shí)間：根據(jù)設(shè)定的ORDER的值，立即跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)狀態(tài)。b.更新處理時(shí)間：必須等待TIMER5或TIMER25延時(shí)結(jié)束以后，才能進(jìn)行更新c.數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和傳送時(shí)間：ORDER設(shè)定好以后，立即進(jìn)行轉(zhuǎn)換，無(wú)延遲。d.解題時(shí)間：立即轉(zhuǎn)換，沒(méi)有延遲。靈活性a.操作方式上的變化：沒(méi)有影響b.運(yùn)行環(huán)境的變化：沒(méi)有影響c.同其他系統(tǒng)的接口的變化：沒(méi)有影響d.精度和有效時(shí)限的變化：沒(méi)有影響e.計(jì)劃的變化或改進(jìn)：沒(méi)有影響交通燈控制程序全文共23頁(yè)，當(dāng)前為第12交通燈控制程序全文共23頁(yè)，當(dāng)前為第12頁(yè)。輸入項(xiàng)：ORDER：2位寄存器型變量，取值范圍從00到11。CLK：時(shí)鐘源信號(hào)RST：延時(shí)程序使能信號(hào)輸出項(xiàng)：ROAD：3位寄存器型變量，取值為100、010或001數(shù)據(jù)管理能力要求需要管理的文卷個(gè)數(shù)為三個(gè)，一個(gè)是交通燈控制程序，一個(gè)是25秒程序，另一個(gè)是5秒延時(shí)程序，兩個(gè)文卷的大小均在300k以內(nèi)。故障處理要求.系統(tǒng)開始運(yùn)行時(shí)RST!=0,即系統(tǒng)沒(méi)有復(fù)位，即開始運(yùn)行，此時(shí)會(huì)導(dǎo)致出錯(cuò)。.系統(tǒng)時(shí)鐘工作不正常，各個(gè)時(shí)鐘上升沿的間隔不相等，在此情況下延時(shí)程序會(huì)工作不正常，使延時(shí)時(shí)間延長(zhǎng)或縮短。3.6其他專門要求要有一個(gè)穩(wěn)定的時(shí)鐘源，這樣才能保證某一燈亮后，等待5秒或25秒以后，按照程序的設(shè)定，使下一盞燈變亮。4運(yùn)行環(huán)境規(guī)定設(shè)備a.處理器型號(hào)為8086,內(nèi)存容量100MBb.外存容量100MB、聯(lián)機(jī)方式、存儲(chǔ)格式為二進(jìn)制文件、設(shè)備的型號(hào)為ACEX1K；交通燈控制程序全文共23頁(yè)，當(dāng)前為第13頁(yè)。c.輸入及輸出設(shè)備的型號(hào)為交通燈控制程序全文共23頁(yè)，當(dāng)前為第13頁(yè)。d.數(shù)據(jù)通信設(shè)備的型號(hào)為ACEX1K,數(shù)量1只；e.無(wú)功能鍵；支持軟件支持軟件：QuartusII9.0接口串口通信協(xié)議?？刂聘鶕?jù)ORDER的值不同，使不同的燈發(fā)亮，所以控制信號(hào)即為ORDER。ORDER的值由計(jì)算機(jī)自動(dòng)進(jìn)行變換。詳細(xì)設(shè)計(jì)說(shuō)明書2所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)23模塊1〈標(biāo)識(shí)符）設(shè)計(jì)說(shuō)明2模塊描述3功能3性能3輸人項(xiàng)3輸出項(xiàng)3算法3流程邏輯3接口3存儲(chǔ)分配4注釋設(shè)計(jì)4限制條件4測(cè)試計(jì)劃4尚未解決的問(wèn)題44模塊2〈標(biāo)識(shí)符）設(shè)計(jì)說(shuō)明4

交通燈控制程序全文共23頁(yè)，當(dāng)前為第14交通燈控制程序全文共23頁(yè)，當(dāng)前為第14頁(yè)。2所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)ORDER=00ORDER二01ORDER=10NNYNY輸入ORDER黃燈亮Y紅燈亮ORDER=00ORDER二01ORDER=10NNYNY輸入ORDER黃燈亮Y紅燈亮綠燈亮黃燈亮交通燈控制程序全文共23頁(yè)，當(dāng)前為第15頁(yè)。3模塊交通燈控制程序全文共23頁(yè)，當(dāng)前為第15頁(yè)。模塊描述根據(jù)ORDER的不同值選擇讓不同的燈發(fā)亮，如果ORDER=00,則紅燈亮；如果ORDER=01,則黃燈亮；如果ORDER=10，則綠燈亮；如果ORDER=11，則黃燈亮。程序常駐內(nèi)存，不可重入，是順序處理。功能該系統(tǒng)功能如下：.系統(tǒng)啟動(dòng)，各項(xiàng)復(fù)位.紅燈亮，延時(shí)25秒.黃燈亮，延時(shí)5秒.綠燈亮，延時(shí)25秒.黃燈亮，延時(shí)5秒.返回2繼續(xù)運(yùn)行交通燈控制程序全文共23頁(yè)，當(dāng)前為第16頁(yè)。交通燈控制程序全文共23頁(yè)，當(dāng)前為第16頁(yè)。程序設(shè)計(jì)好以后，在運(yùn)行期間，未發(fā)生出錯(cuò)的情況。交通燈控制程序全文共23頁(yè)，當(dāng)前為第17頁(yè)。交通燈控制程序全文共23頁(yè)，當(dāng)前為第17頁(yè)。CLK系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)RST系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)輸出項(xiàng)ROAD亮燈控制信號(hào)，ROAD=00,紅燈亮；ROAD=01,黃燈亮；區(qū)0人口=10,綠燈亮；ROAD=11,黃燈亮。算法本程序使用一個(gè)CASE(ORDER＞多重選擇結(jié)構(gòu)，根據(jù)ORDER的不同值，ROAD被賦給不同的值，具體設(shè)置如下所示：ORDER=00紅燈亮ORDER=01黃燈亮ORDER=10綠燈亮ORDER=11黃燈亮交通燈控制程序全文共23頁(yè)，當(dāng)前為第交通燈控制程序全文共23頁(yè)，當(dāng)前為第18頁(yè)。3.8接口交通燈控制程序全文共23頁(yè)，當(dāng)前為第19交通燈控制程序全文共23頁(yè)，當(dāng)前為第19頁(yè)。CONTROLLER模塊：60%的存儲(chǔ)空間TIMER5模塊：20%的存儲(chǔ)空間TIMER25模塊：20%的存儲(chǔ)空間注釋設(shè)計(jì)ORDER選擇信號(hào)ROAD亮燈控制信號(hào)EN55秒延時(shí)使能信號(hào)LIN55秒延時(shí)終止信號(hào)EN2525秒延時(shí)使能信號(hào)LIN2525秒延時(shí)終止信號(hào)RST系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)CLK系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)限制條件必須要有一個(gè)穩(wěn)定的時(shí)鐘源，否則可能導(dǎo)致程序運(yùn)行不正常。測(cè)試計(jì)劃在QuartusII9.0中運(yùn)行該程序，因?yàn)槌绦蛑蠴RDER的值是按00，01，10，11的順序賦值的，而且是循環(huán)賦值〈即每次都按這個(gè)順序賦一遍值），所以觀察是否是按紅燈，黃燈，綠燈，黃燈的順序亮燈，若是，則程序運(yùn)行正常，否則就不正常。尚未解決的問(wèn)題必須配備一個(gè)穩(wěn)定的時(shí)鐘源?！礃?biāo)識(shí)符）設(shè)計(jì)說(shuō)明TIMER5模塊：用來(lái)完成延時(shí)5秒的功能。TIMER25模塊：用來(lái)完成延時(shí)25秒的功能。CONTROLLER模塊:、用來(lái)控制交通燈勺運(yùn)行。交通燈控制程序全文共23頁(yè)，當(dāng)前為第20頁(yè)。88)項(xiàng)目設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告交通燈控制程序全文共23頁(yè)，當(dāng)前為第20頁(yè)。88)交通燈控制程序全文共23頁(yè)，當(dāng)前為第21頁(yè)。交通燈控制程序全文共23頁(yè)，當(dāng)前為第21頁(yè)。2.1產(chǎn)品該項(xiàng)目中共有3個(gè)程序:TIMER5延時(shí)5秒程序TIMER25延時(shí)25秒程序CONTROLLER交通燈控制程序各程序之間的關(guān)系如下圖所示:1r該系統(tǒng)功能如下：系統(tǒng)啟動(dòng)幕項(xiàng)復(fù)幽L紅燈亮黃燈亮綠燈亮黃燈亮-延時(shí)1r該系統(tǒng)功能如下：系統(tǒng)啟動(dòng)幕項(xiàng)復(fù)幽L紅燈亮黃燈亮綠燈亮黃燈亮-延時(shí)2

延時(shí)5延時(shí)25秒延時(shí)5秒返回2繼續(xù)運(yùn)行S1RED各模塊間運(yùn)行順序如下圖所示:ELLOWEn25該系統(tǒng)基本達(dá)到了原先的開發(fā)目的。En5Lin252.32.3基本流程基本關(guān)系如下圖:S3GREEN

En25S2基本關(guān)系如下圖:S3GREEN

En25S2YELLOWEn5交通燈控制程序全文共23交通燈控制程序全文共23頁(yè)，當(dāng)前為第22頁(yè)。ORDER=00ORDER二01ORDER=10NYNNYY輸入ORDER黃燈亮紅燈亮ORDER=