VHDL編程實(shí)現(xiàn)交通燈控制數(shù)電實(shí)驗(yàn)解析

1、1會計(jì)學(xué)VHDL編程實(shí)現(xiàn)交通燈控制數(shù)電實(shí)驗(yàn)解析編程實(shí)現(xiàn)交通燈控制數(shù)電實(shí)驗(yàn)解析二、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求二、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求長江大學(xué)電工電子示范中心1實(shí)現(xiàn)正常時序控制功能；實(shí)現(xiàn)正常時序控制功能；2實(shí)現(xiàn)特殊狀態(tài)控制功能；實(shí)現(xiàn)特殊狀態(tài)控制功能； 3實(shí)現(xiàn)信號燈點(diǎn)亮?xí)r間預(yù)置功能；實(shí)現(xiàn)信號燈點(diǎn)亮?xí)r間預(yù)置功能；4將東西方向、南北方向的燈亮?xí)r間分別用數(shù)碼管顯示；將東西方向、南北方向的燈亮?xí)r間分別用數(shù)碼管顯示；5在在MAX PLUS或或Quartus II開發(fā)平臺上，采用開發(fā)平臺上，采用VHDL或或Verilog編程設(shè)計(jì)；編程設(shè)計(jì)；6對編寫的程序進(jìn)行編譯仿真、修改，使仿真結(jié)果達(dá)到設(shè)對編寫的程序進(jìn)行編譯仿真、修改，使仿真結(jié)

2、果達(dá)到設(shè)計(jì)要求；計(jì)要求；7下載并測試電路的邏輯功能。下載并測試電路的邏輯功能。2.1、問題描述、問題描述 設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一十字路口的紅、綠、黃三色交通設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一十字路口的紅、綠、黃三色交通燈控制與顯示電路，即每個路口設(shè)置一組紅、黃、燈控制與顯示電路，即每個路口設(shè)置一組紅、黃、綠交通燈，按圖綠交通燈，按圖1所示情況變化，以保證車輛、行所示情況變化，以保證車輛、行人通行安全。人通行安全。圖圖12,2、功能分析、功能分析1基本功能（見前面圖）基本功能（見前面圖）2擴(kuò)展功能擴(kuò)展功能（1）特殊狀態(tài)控制功能）特殊狀態(tài)控制功能 特殊狀態(tài)如緊急車輛隨時通行功能受一開關(guān)控制，無急車特殊狀態(tài)如緊急車輛隨時通行功能受

3、一開關(guān)控制，無急車時，信號燈按正常時序控制。有急車來時，將特殊狀態(tài)開時，信號燈按正常時序控制。有急車來時，將特殊狀態(tài)開關(guān)按下，不管原來信號燈的狀態(tài)如何，一律強(qiáng)制讓兩個方關(guān)按下，不管原來信號燈的狀態(tài)如何，一律強(qiáng)制讓兩個方向的紅燈同時點(diǎn)亮，禁止其它車輛通行，同時計(jì)時停止；向的紅燈同時點(diǎn)亮，禁止其它車輛通行，同時計(jì)時停止；特殊狀態(tài)結(jié)束后，恢復(fù)原來狀態(tài)繼續(xù)運(yùn)行。特殊狀態(tài)結(jié)束后，恢復(fù)原來狀態(tài)繼續(xù)運(yùn)行。（2）信號燈點(diǎn)亮?xí)r間預(yù)置功能）信號燈點(diǎn)亮?xí)r間預(yù)置功能控制電路在任何時候可根據(jù)實(shí)際情況修改信號燈點(diǎn)亮?xí)r間。控制電路在任何時候可根據(jù)實(shí)際情況修改信號燈點(diǎn)亮?xí)r間。2.3、設(shè)計(jì)思路：、設(shè)計(jì)思路：1參考圖參考圖1，定

4、義交通燈的狀態(tài)，確定狀態(tài)表；，定義交通燈的狀態(tài)，確定狀態(tài)表；狀態(tài)狀態(tài)東西方向東西方向南北方向南北方向時間時間（s s）S S0 0綠燈亮綠燈亮紅燈亮紅燈亮TeS S1 1黃燈亮黃燈亮紅燈亮紅燈亮TyS S2 2紅燈亮紅燈亮綠燈亮綠燈亮TsS S3 3紅燈亮紅燈亮黃燈亮黃燈亮TyDFFsOutputComb. LogicFeedbackComb. LogicDFFsOutputComb. LogicFeedbackComb. LogicMooreMealy現(xiàn)態(tài)次態(tài)輸入輸出現(xiàn)態(tài)次態(tài)輸出輸入Moore和和Mealy狀態(tài)機(jī)描述的區(qū)別就在于狀態(tài)機(jī)描述的區(qū)別就在于輸出邏輯輸出邏輯進(jìn)程進(jìn)程一定要有一定要有復(fù)

5、位信號復(fù)位信號，否則狀，否則狀態(tài)機(jī)處于隨機(jī)狀態(tài)，無法開態(tài)機(jī)處于隨機(jī)狀態(tài)，無法開始正常工作始正常工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件狀態(tài)的表現(xiàn)StageControl.VHD狀態(tài)控制模塊本模塊是單進(jìn)程模式，可改寫為三進(jìn)程模式其中一個狀態(tài)的程序其中一個狀態(tài)的程序其他以此類推其他以此類推紅黃綠燈的亮滅紅黃綠燈亮滅的時間下一個狀態(tài)Case:處于保持狀態(tài)時時間的 遞減Case:判斷狀態(tài)的轉(zhuǎn)換還是保持 if counter=1 then num_in=timeh1; led_sel=101; else num_in=timel1; led_selnum_outnum_outnum_out=？; end case;end p

6、rocess;End behav掃描顯示模塊掃描顯示模塊scandisplay.VHD fre_1kHz=div_fre_1Hz) then fre_1Hz=0; clk_1Hz=not clk_1Hz; else fre_1Hzclk, clk_1kHz=scan_clk, clk_1Hz=count_clk);u1:StageControl port map(clk=count_clk, emergencykey=emergencykey, red=red, green=green,yellow=yellow,time_h=temp_h, time_l=temp_l);u2:scandis

7、play port map(clk=scan_clk,time_h=temp_h,time_l=temp_l,led_segcode=led_seg,led_sel=led_sel);end;頂層實(shí)體： traffic_light_control.vhd 引腳鎖定：引腳鎖定： 長江大學(xué)電工電子示范中心三、提示三、提示數(shù)碼管：數(shù)碼管：a(pin_171) b(pin_174) c(pin_176) d(pin_181) e(pin_183) f(pin_185) g(pin_187) DR(pin_189) 共陰極共陰極數(shù)碼管片選：數(shù)碼管片選： LED_SEL2(pin_199) LED_SEL

8、1(pin_197) LED_SEL0(pin_195) 芯片： Cyclone III，EP3C16Q240C8 數(shù)碼管是4位8段共陰極型，引腳6、8、9、12為位選端，對應(yīng)從右至左的4位數(shù)碼管的共陰極，低電平有效；引腳11、7、4、2、1、10、5、3對應(yīng)數(shù)碼管的ag、DR等8段LED燈，高電平發(fā)亮。LED東西南東西南北北方向：方向： 紅色紅色r L11 (pin_214) 紅色紅色r L5 (pin_186) 紅色紅色r L6 (pin_188) 紅色紅色r L0 (pin_173) 黃色黃色y L10 (pin_203) 黃色黃色y L4 (pin_184) 黃色黃色y L7 (pin

9、_194) 黃色黃色y L1 (pin_175) 綠色綠色g L9(pin_201) 綠色綠色g L3 (pin_182) 綠色綠色g L8 (pin_196) 綠色綠色g L2 (pin_177)CLK: (pin_33)KEY: (pin_72)長江大學(xué)電工電子示范中心1位掃描時間間隔長短對路口時間顯示效果影響如何？2若東西方向和南北方向的控制時間不等時，狀態(tài)機(jī)中如何預(yù)置東西方向和南北方向的控制時間？3用8個數(shù)碼管顯示時間信息設(shè)計(jì)中，采用動態(tài)掃描方法，占用邏輯器件多少個I/O？若采用靜態(tài)方式顯示，占用邏輯器件多少個I/O？設(shè)計(jì)中有何變化？4仿真中如何設(shè)置狀態(tài)機(jī)中東西、南北方向的預(yù)置時間？5

10、程序編譯完后生成*.sof和*.pof兩個文件，這兩個文件的差別是什么？實(shí)驗(yàn)過程中下載*.sof還是*.pof？四、思考題四、思考題長江大學(xué)電工電子示范中心五、實(shí)驗(yàn)報告五、實(shí)驗(yàn)報告1課題的任務(wù)及要求。課題的任務(wù)及要求。2課題分析與編程思路。課題分析與編程思路。 對課題認(rèn)真分析，正確理解，明確設(shè)計(jì)思路。3仿真結(jié)果分析。仿真結(jié)果分析。 建立測試向量文件，然后編譯該文件，進(jìn)行功能仿真和時序仿真，給出仿真結(jié)果并進(jìn)行分析。4實(shí)驗(yàn)測試、問題分析與研究。實(shí)驗(yàn)測試、問題分析與研究。 實(shí)驗(yàn)設(shè)備清單（名稱、型號、數(shù)量等）； 調(diào)試和測試過程簡介，故障分析及解決辦法； 第四項(xiàng)中的問題解答。5實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中各功能模塊的源程序。實(shí)驗(yàn)