2024年EDA交通燈實(shí)驗(yàn)報(bào)告

試驗(yàn)：交通燈設(shè)計(jì)壹、設(shè)計(jì)任務(wù)及規(guī)定：設(shè)計(jì)任務(wù)：模擬拾字路口交通信號(hào)燈的工作過(guò)程，運(yùn)用試驗(yàn)板上的兩組紅、黃、綠LED作為交通信號(hào)燈，設(shè)計(jì)壹種交通信號(hào)燈控制器。規(guī)定：交通燈從綠變紅時(shí)，有4秒黃燈亮的間隔時(shí)間；交通燈紅變綠是直接進(jìn)行的，沒(méi)有間隔時(shí)間；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；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(hào)燈的4種狀態(tài)設(shè)計(jì)規(guī)定：采用VHDL語(yǔ)言編寫(xiě)程序，并在QuartusII工具平臺(tái)中進(jìn)行仿真，下載到EDA試驗(yàn)箱進(jìn)行驗(yàn)證。編寫(xiě)設(shè)計(jì)匯報(bào)，規(guī)定包括方案選擇、程序清單、調(diào)試過(guò)程及測(cè)試成果。二、設(shè)計(jì)原理1、設(shè)計(jì)目的：學(xué)習(xí)DEA開(kāi)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(guò)制作來(lái)理解交通燈控制系統(tǒng)，交通燈控制系統(tǒng)重要是實(shí)現(xiàn)都市拾字交叉路口紅綠燈的控制2、設(shè)計(jì)闡明（1）第壹模塊：clk時(shí)鐘秒脈沖發(fā)生電路在紅綠燈交通信號(hào)系統(tǒng)中，大多數(shù)狀況是通過(guò)自動(dòng)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(shí)鐘（clock）才能讓系統(tǒng)正常運(yùn)作。模塊闡明：系統(tǒng)輸入信號(hào)：Clk:由外接信號(hào)發(fā)生器提供256的時(shí)鐘信號(hào)；系統(tǒng)輸出信號(hào)：full：產(chǎn)生每秒壹種脈沖的信號(hào)；（2）第二模塊：計(jì)數(shù)秒數(shù)選擇電路計(jì)數(shù)電路最重要的功能就是記數(shù)負(fù)責(zé)顯示倒數(shù)的計(jì)數(shù)值，對(duì)下壹種模塊提供狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)。模塊闡明：系統(tǒng)輸入：full:接受由clk電路的提供的1HZ的時(shí)鐘脈沖信號(hào)；系統(tǒng)輸出信號(hào)：tm：產(chǎn)生顯示電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)tl：倒計(jì)數(shù)值秒數(shù)個(gè)位變化控制信號(hào)th：倒計(jì)數(shù)值秒數(shù)拾位變化控制信號(hào)（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。模塊闡明：系統(tǒng)輸入信號(hào)：full:接受由clk電路的提供的1hz的時(shí)鐘脈沖信號(hào)；tm:接受計(jì)數(shù)秒數(shù)選擇電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)；系統(tǒng)輸出信號(hào)：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。模塊闡明：系統(tǒng)輸入信號(hào)：tl：倒計(jì)數(shù)值秒數(shù)個(gè)位變化控制信號(hào)；th：倒計(jì)數(shù)值秒數(shù)拾位變化控制信號(hào)；系統(tǒng)輸出信號(hào)：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)拾位。設(shè)計(jì)方案定期時(shí)間到檢測(cè)電路定期時(shí)間到檢測(cè)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）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)輸出紅黃綠燈輸出紅黃綠燈輸出控制電路（RYG）紅黃綠燈信號(hào)輸出1秒時(shí)鐘脈沖信號(hào)發(fā)生器1秒時(shí)鐘脈沖信號(hào)發(fā)生器圖2交通信號(hào)燈控制器的原理框圖采用VHDL語(yǔ)言輸入的方式實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)燈控制器秒脈沖信號(hào)發(fā)生器（進(jìn)程P1和P2）狀態(tài)寄存器秒脈沖信號(hào)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）時(shí)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(hào)燈輸出信號(hào)（進(jìn)程P7）信號(hào)燈輸出圖3交通信號(hào)燈控制器程序原理框圖該程序由7個(gè)進(jìn)程構(gòu)成，進(jìn)程P1和P2將CLK信號(hào)分頻後產(chǎn)生1秒信號(hào)，進(jìn)程P3、P4、P5構(gòu)成兩個(gè)帶有預(yù)置數(shù)功能的拾進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其中P4產(chǎn)生容許拾位計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的控制信號(hào)。進(jìn)程P6實(shí)現(xiàn)實(shí)狀況態(tài)轉(zhuǎn)換和產(chǎn)生狀態(tài)轉(zhuǎn)換的控制信號(hào)，進(jìn)程P7產(chǎn)生次態(tài)信號(hào)和信號(hào)燈輸出信號(hào)，以及每壹種狀態(tài)的時(shí)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(huì)損壞芯片）。本試驗(yàn)只能用采用模式6下載調(diào)試，壹切正常六、硬件測(cè)試及闡明用試驗(yàn)板上的6個(gè)LED作為交通信號(hào)燈，設(shè)計(jì)壹種交通信號(hào)燈控制器。交通燈從綠變紅時(shí)，有5秒黃燈亮的間隔時(shí)間；交通燈紅變綠是直接進(jìn)行的，沒(méi)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、試驗(yàn)心得體會(huì)通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我深入加深了對(duì)數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)