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東南大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院數(shù)字系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)專業(yè)綜合設(shè)計(jì)報(bào)告姓 名: 學(xué) 號(hào): 專 業(yè): 自動(dòng)化 實(shí) 驗(yàn) 室: 電工電子四樓 組 別: 無 同組人員: 無 設(shè)計(jì)時(shí)間: 2012年 8 月 8日 2010 年 9 月 15 日評(píng)定成績: 審閱教師: 目 錄一課程設(shè)計(jì)的目的與要求(含設(shè)計(jì)指標(biāo))3頁碼二原理設(shè)計(jì)(或基本原理)3頁碼三. 架構(gòu)設(shè)計(jì)(架構(gòu)設(shè)計(jì))4頁碼四. 方案實(shí)現(xiàn)與測(cè)試(或調(diào)試)5頁碼五分析與總結(jié)15頁碼一. 課程設(shè)計(jì)的目的與要求(含設(shè)計(jì)指標(biāo))主干道與鄉(xiāng)村公路十字交叉路口在現(xiàn)代化的農(nóng)村星羅棋布,為確保車輛安全、迅速地通過,在交叉路口的每個(gè)入口處設(shè)置了紅、綠、黃三色信號(hào)燈。紅燈禁止通行;綠燈允許通行;黃燈亮則給行駛中的車輛有時(shí)間行駛到禁行線之外。主干道和鄉(xiāng)村公路都安裝了傳感器,檢測(cè)車輛通行情況,用于主干道的優(yōu)先權(quán)控制。 具體要求如下:(1)當(dāng)鄉(xiāng)村公路無車時(shí),始終保持鄉(xiāng)村公路紅燈亮,主干道綠燈亮。(2)當(dāng)鄉(xiāng)村公路有車時(shí),而主干道通車時(shí)間已經(jīng)超過它的最短通車時(shí)間時(shí),禁止主干道通行,讓鄉(xiāng)村公路通行。主干道最短通車時(shí)間為25s 。 (3) 當(dāng)鄉(xiāng)村公路和主干道都有車時(shí),按主干道通車25s,鄉(xiāng)村公路通車16s交替進(jìn)行。(4) 不論主干道情況如何,鄉(xiāng)村公路通車最長時(shí)間為16s。(5) 在每次由綠燈亮變成紅燈亮的轉(zhuǎn)換過程中間,要亮5s時(shí)間的黃燈作為過渡。(6)用開關(guān)代替?zhèn)鞲衅髯鳛闄z測(cè)車輛是否到來的信號(hào)。用紅、綠、黃三種顏色的發(fā)光二極管作交通燈。 要求顯示時(shí)間,倒計(jì)時(shí)二. 原理設(shè)計(jì)(或基本原理)本設(shè)計(jì)用了Verilog HDL語言, TOPDOWN設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)方法從系統(tǒng)設(shè)計(jì)入手,在頂層進(jìn)行功能方框圖的劃分和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。具體過程如下:該系統(tǒng)中輸入變量有:set(使能開關(guān)),c(鄉(xiāng)村道路開關(guān)), clk(系統(tǒng)時(shí)鐘),該控制系統(tǒng)打開后共有兩種狀態(tài): 一種是只有主干道交通燈亮,這種情況比較簡(jiǎn)單,此時(shí)主干道綠燈一直亮著。第二種是鄉(xiāng)村道路開關(guān)打開,此時(shí)是主干道和鄉(xiāng)村道路紅燈和綠燈交替亮。三.方案論證(架構(gòu)設(shè)計(jì))交通燈控制器框圖:流程圖如下:四. 方案實(shí)現(xiàn)與測(cè)試(或調(diào)試)1)頂層模塊外界輸入:兩個(gè)開關(guān):一個(gè)時(shí)能使能控制開關(guān),一個(gè)鄉(xiāng)村道路開關(guān)。使 能開關(guān)打開交通燈開始工作,鄉(xiāng)村道路打開表示鄉(xiāng)村公路上有車。輸出: 四個(gè)數(shù)碼管,兩個(gè)顯示主干道交通燈時(shí)間,兩個(gè)顯示鄉(xiāng)村道路時(shí)間;六個(gè)led燈,兩紅兩黃兩綠分別表示主干道和鄉(xiāng)村公路的紅黃綠燈。運(yùn)行過程:1、開始時(shí)將時(shí)能開關(guān)打開表示交通燈開始工作。此時(shí)由于鄉(xiāng)村道路開關(guān)是關(guān)著的,所以主干道保持綠燈亮。2、然后將鄉(xiāng)村公路開關(guān)打開,表示鄉(xiāng)村公路上有車。此時(shí)主干道紅燈立刻亮,5秒之后主干道黃燈變?yōu)榧t燈,鄉(xiāng)村公路變?yōu)榫G燈。經(jīng)過15秒之后,鄉(xiāng)村公路等變?yōu)辄S燈,再過五秒變?yōu)榧t燈,此時(shí)主干道變?yōu)榫G燈。25秒之后主干道等變?yōu)辄S燈,再經(jīng)過五秒變?yōu)榧t燈,此時(shí)鄉(xiāng)村公路變?yōu)榫G燈,如此循環(huán)3、若鄉(xiāng)村道路燈開關(guān)突然關(guān)閉,主干道交通燈理科變?yōu)榫G燈,數(shù)碼管倒記到0,并保持這種狀態(tài)不變 頂層的block圖仿真結(jié)果:2)設(shè)計(jì)中所有模塊組成:分頻器:降低頻率信號(hào),用于獲得適合的時(shí)鐘信號(hào)。主模塊:控制各個(gè)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換,算法的主要實(shí)現(xiàn)部分。數(shù)碼管顯示模塊:顯示各種顏色的主干道和鄉(xiāng)村道路燈的顯示時(shí)間具體實(shí)現(xiàn)過程如下:1 分頻器1)模塊如下所示:輸入端為clk_in,clk_in為原頻率的脈沖輸入,clk_out得到想要的頻率2)源程序:module fre(clk_in,clk_out);input clk_in;output clk_out;reg clk_out;reg 24:0cnter;always (posedge clk_in)begin if (cnter=1) begin if(ml=0) begin mh=mh-1; ml=4b1001; end else ml=ml-1; endif(ch,cl=1)begin if(cl=0) begin ch=ch-1;cl=4b1001; end else cl=cl-1;endif(mh,ml=6&ch,cl=1) begin state=0; endif(mh,ml=1&ch,cl=1) begin state=0; endif(mh,ml=1&ch,cl=6) begin mh=0;ml=0;ch=0;cl=0; state=0; endendendelsebeginmh,ml=8b;ch,cl=8b;mr,mg,my,cr,cg,cy=6b;endendendmodule3.數(shù)碼管模塊1)模塊如下所示:數(shù)碼管模塊用來顯示燈亮?xí)r間2)調(diào)試中出現(xiàn)的問題及解決措施一開始一個(gè)脈沖為10m,經(jīng)過計(jì)算的大概40m要增加一毛,但是如此之后,當(dāng)增加到2.4時(shí),才行走了960m,對(duì)顧客不公平,后來改用將其量程擴(kuò)大的辦法,然后通過分的進(jìn)位獲得角的增加,能夠精確的定位價(jià)格。3)源程序:1、module disp(clk,count,led);input clk;input 3:0count;output 7:0led;reg 7:0led;always(posedge clk)begincase(count)4d0:led=8b; 4d1:led=8b; 4d2:led=8b; 4d3:led=8b; 4d4:led=8b; 4d5:led=8b; 4d6:led=8b; 4d7:led=8b; 4d8:led=8b; 4d9:led=8b;default:led=8bx;endcaseend2、module disp(clk,count,led);input clk;input 3:0count;output 7:0led;reg 7:0led;always(posedge clk)begincase(count)4d0:led=8b; 4d1:led=8b; 4d2:led=8b; 4d3:led=8b; 4d4:led=8b; 4d5:led=8b; 4d6:led=8b; 4d7:led=8b; 4d8:led=8b; 4d9:led=8b;default:led=8bx;endcaseendendmodule3、module disp(clk,count,led);input clk;input 3:0count;output 7:0led;reg 7:0led;always(posedge clk)begincase(count)4d0:led=8b; 4d1:led=8b; 4d2:led=8b; 4d3:led=8b; 4d4:led=8b; 4d5:led=8b; 4d6:led=8b; 4d7:led=8b; 4d8:led=8b; 4d9:led=8b;default:led=8bx;endcaseendendmodule4、module disp(clk,count,led);input clk;input 3:0count;output 7:0led;reg 7:0led;always(posedge clk)begincase(count)4d0:led=8b; 4d1:led=8b; 4d2:led=8b; 4d3:led=8b; 4d4:led=8b; 4d5:led=8b; 4d6:led=8b; 4d7:led=8b; 4d8:led=8b; 4d9:led=8b;default:led=8bx;endcaseendendmodule五分析與總結(jié)1、方案的特點(diǎn)該方案能夠基本實(shí)現(xiàn)交通燈要求的所有功能,并且各個(gè)模塊較為簡(jiǎn)潔,通過一個(gè)的主要模塊的控制,使各個(gè)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換清晰明了。 2、方案問題及有待改進(jìn)的措施方案存在著一些缺陷,在變?yōu)辄S燈時(shí)數(shù)碼管并沒有倒數(shù)五個(gè)數(shù),而是經(jīng)歷五秒之后直接從5變?yōu)?,這方面的設(shè)計(jì)有問題,有待改進(jìn)3、心得體會(huì)經(jīng)過此次的設(shè)計(jì)的過程讓我比較深刻地了解到了Verilog HDL語言設(shè)計(jì)數(shù)字系統(tǒng)的過程。掌握了用狀態(tài)計(jì)設(shè)計(jì)數(shù)字系統(tǒng)的方法,我的心得如下:1、 在設(shè)計(jì)過程中我了解到設(shè)計(jì)最重要
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