2024年EDA交通燈實驗報告

試驗：交通燈設(shè)計壹、設(shè)計任務(wù)及規(guī)定：設(shè)計任務(wù)：模擬拾字路口交通信號燈的工作過程，運用試驗板上的兩組紅、黃、綠LED作為交通信號燈，設(shè)計壹種交通信號燈控制器。規(guī)定：交通燈從綠變紅時，有4秒黃燈亮的間隔時間；交通燈紅變綠是直接進行的，沒有間隔時間；主干道上的綠燈時間為40秒，支干道的綠燈時間為20秒；在任意時間，顯示每個狀態(tài)到該狀態(tài)結(jié)束所需的時間。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)計規(guī)定：采用VHDL語言編寫程序，并在QuartusII工具平臺中進行仿真，下載到EDA試驗箱進行驗證。編寫設(shè)計匯報，規(guī)定包括方案選擇、程序清單、調(diào)試過程及測試成果。二、設(shè)計原理1、設(shè)計目的：學(xué)習(xí)DEA開發(fā)軟件和Quartus=2\*ROMANII的使用措施，熟悉可編程邏輯器件的使用。通過制作來理解交通燈控制系統(tǒng)，交通燈控制系統(tǒng)重要是實現(xiàn)都市拾字交叉路口紅綠燈的控制2、設(shè)計闡明（1）第壹模塊：clk時鐘秒脈沖發(fā)生電路在紅綠燈交通信號系統(tǒng)中，大多數(shù)狀況是通過自動控制的方式指揮交通的。因此為了防止意外事件的發(fā)生，電路必須給壹種穩(wěn)定的時鐘（clock）才能讓系統(tǒng)正常運作。模塊闡明：系統(tǒng)輸入信號：Clk:由外接信號發(fā)生器提供256的時鐘信號；系統(tǒng)輸出信號：full：產(chǎn)生每秒壹種脈沖的信號；（2）第二模塊：計數(shù)秒數(shù)選擇電路計數(shù)電路最重要的功能就是記數(shù)負責(zé)顯示倒數(shù)的計數(shù)值，對下壹種模塊提供狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號。模塊闡明：系統(tǒng)輸入：full:接受由clk電路的提供的1HZ的時鐘脈沖信號；系統(tǒng)輸出信號：tm：產(chǎn)生顯示電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號tl：倒計數(shù)值秒數(shù)個位變化控制信號th：倒計數(shù)值秒數(shù)拾位變化控制信號（3）第三模塊：紅綠燈狀態(tài)轉(zhuǎn)換電路本電路負責(zé)紅綠燈的轉(zhuǎn)換。模塊闡明：系統(tǒng)輸入信號：full:接受由clk電路的提供的1hz的時鐘脈沖信號；tm:接受計數(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:負責(zé)紅綠燈的狀態(tài)顯示。（4）第四模塊：時間顯示電路本電路負責(zé)紅綠燈的計數(shù)時間的顯示。模塊闡明：系統(tǒng)輸入信號：tl：倒計數(shù)值秒數(shù)個位變化控制信號；th：倒計數(shù)值秒數(shù)拾位變化控制信號；系統(tǒng)輸出信號：led7s1:負責(zé)紅綠燈的顯示秒數(shù)個位。led7s2：負責(zé)紅綠燈的顯示秒數(shù)拾位。設(shè)計方案定期時間到檢測電路定期時間到檢測電路計時器預(yù)置數(shù)產(chǎn)生電路狀態(tài)發(fā)生器（兩位二進制計數(shù)器）計時器預(yù)置數(shù)產(chǎn)生電路狀態(tài)發(fā)生器（兩位二進制計數(shù)器）時間顯示數(shù)據(jù)輸出紅黃綠燈輸出紅黃綠燈輸出控制電路（RYG）紅黃綠燈信號輸出1秒時鐘脈沖信號發(fā)生器1秒時鐘脈沖信號發(fā)生器圖2交通信號燈控制器的原理框圖采用VHDL語言輸入的方式實現(xiàn)交通信號燈控制器秒脈沖信號發(fā)生器（進程P1和P2）狀態(tài)寄存器秒脈沖信號發(fā)生器（進程P1和P2）狀態(tài)寄存器（進程P6）計數(shù)器（進程P3、P4和P5）時間顯示數(shù)據(jù)輸出次態(tài)發(fā)生器次態(tài)發(fā)生器信號燈輸出信號（進程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個進程構(gòu)成，進程P1和P2將CLK信號分頻後產(chǎn)生1秒信號，進程P3、P4、P5構(gòu)成兩個帶有預(yù)置數(shù)功能的拾進制計數(shù)器，其中P4產(chǎn)生容許拾位計數(shù)器計數(shù)的控制信號。進程P6實現(xiàn)實狀況態(tài)轉(zhuǎn)換和產(chǎn)生狀態(tài)轉(zhuǎn)換的控制信號，進程P7產(chǎn)生次態(tài)信號和信號燈輸出信號，以及每壹種狀態(tài)的時間值。四、程序清單：LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITYtrafficISPORT(clk:instd_logic;led7s1:outstd_logic_vector(6downto0);led7s2:outstd_logic_vector(6downto0);comb_out:outstd_logic_vector(5downto0));END;ARCHITECTUREoneOFtrafficISTYPEdmIS(s0,s1,s2,s3);SIgnalcurrent_state,next_state:dm;SIGNALFULL:STD_LOGIC;SIGNALtl:STD_LOGIC_VECTOR(6DOWNTO0);SIGNALth:STD_LOGIC_VECTOR(1DOWNTO0);SIGNALtm:STD_LOGIC_VECTOR(6DOWNTO0);SIGNALTIME:STD_LOGIC_VECTOR(6DOWNTO0);BEGINP_REG:PROCESS(CLK)VARIABLECNT8:STD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0);BEGINIFCLK'EVENTANDCLK='1'THENIFCNT8="11111111"THENCNT8:="01111111";FULL<='1';ELSECNT8:=CNT8+1;FULL<='0';ENDIF;ENDIF;ENDPROCESSP_REG;PROCESS(full)BEGINIFfull'EVENTANDfull='1'THENIFTIME<"1000011"THENTIME<=TIME+1;ELSeTIME<="0000000";ENDIF;ENDIF;ENDPROCESS;REG:process(full,current_state)BEGINIFfull='1'ANDfull'EVENTTHENcurrent_state<=next_state;ENDIF;ENDprocess;COM:process(current_state,time)begincasecurrent_stateiswhens0=>comb_out<="001100";tm<=39-time;iftime=39thennext_state<=s1;elsenext_state<=s0;endif;whens1=>comb_out<="010100";tm<=43-time;iftime=43thennext_state<=s2;elsenext_state<=s1;endif;whens2=>comb_out<="100010";tm<=63-time;iftime=63thennext_state<=s3;elsenext_state<=s2;endif;whens3=>comb_out<="100001";tm<=67-time;iftime=67thennext_state<=s0;elsenext_state<=s3;endif;endcase;endprocess;PROCESS(tm)BEGINIFtm>=30THENth<="11";tl<=tm-30;ELSIFtm>=20THENth<="10";tl<=tm-20;ELSIFtm>=10THENth<="01";tl<=tm-10;ELSEth<="00";tl<=tm;ENDIF;ENDPROCESS;process(th,tl)begincasethiswhen"00"=>led7s1<="0111111";when"01"=>led7s1<="0000110";when"10"=>led7s1<="1011011";when"11"=>led7s1<="1001111";whenothers=>null;endcase;casetliswhen"0000000"=>led7s2<="0111111";when"0000001"=>led7s2<="0000110";when"0000010"=>led7s2<="1011011";when"0000011"=>led7s2<="1001111";when"0000100"=>led7s2<="1100110";when"0000101"=>led7s2<="1101101";when"0000110"=>led7s2<="1111101";when"0000111"=>led7s2<="0000111";when"0001000"=>led7s2<="1111111";when"0001001"=>led7s2<="1101111";whenothers=>null;endcase;endprocess;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，引腳鎖定措施如下圖所示。將未使用的管腳設(shè)置為三態(tài)輸入（壹定要設(shè)置，否則也許會損壞芯片）。本試驗只能用采用模式6下載調(diào)試，壹切正常六、硬件測試及闡明用試驗板上的6個LED作為交通信號燈，設(shè)計壹種交通信號燈控制器。交通燈從綠變紅時，有5秒黃燈亮的間隔時間；交通燈紅變綠是直接進行的，沒有間隔時間；3、紅燈時間為30秒。綠燈時間為25秒。黃燈時間為5秒。七、試驗心得體會通過這次課程設(shè)計，我深入加深了對數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計