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

1、1會(huì)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(zhǎng)江大學(xué)電工電子示范中心1實(shí)現(xiàn)正常時(shí)序控制功能；實(shí)現(xiàn)正常時(shí)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(hào)燈點(diǎn)亮?xí)r間預(yù)置功能；實(shí)現(xiàn)信號(hào)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(kāi)發(fā)平臺(tái)上，采用開(kāi)發(fā)平臺(tái)上，采用VHDL或或Verilog編程設(shè)計(jì)；編程設(shè)計(jì)；6對(duì)編寫(xiě)的程序進(jìn)行編譯仿真、修改，使仿真結(jié)果達(dá)到設(shè)對(duì)編寫(xiě)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(cè)試電路的邏輯功能。下載并測(cè)試電路的邏輯功能。2.1、問(wèn)題描述、問(wèn)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(gè)路口設(shè)置一組紅、黃、燈控制與顯示電路，即每個(gè)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(chē)輛、行所示情況變化，以保證車(chē)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(jiàn)前面圖）基本功能（見(jiàn)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(chē)輛隨時(shí)通行功能受一開(kāi)關(guān)控制，無(wú)急車(chē)特殊狀態(tài)如緊急車(chē)輛隨時(shí)通行功能受

3、一開(kāi)關(guān)控制，無(wú)急車(chē)時(shí)，信號(hào)燈按正常時(shí)序控制。有急車(chē)來(lái)時(shí)，將特殊狀態(tài)開(kāi)時(shí)，信號(hào)燈按正常時(shí)序控制。有急車(chē)來(lái)時(shí)，將特殊狀態(tài)開(kāi)關(guān)按下，不管原來(lái)信號(hào)燈的狀態(tài)如何，一律強(qiáng)制讓兩個(gè)方關(guān)按下，不管原來(lái)信號(hào)燈的狀態(tài)如何，一律強(qiáng)制讓兩個(gè)方向的紅燈同時(shí)點(diǎn)亮，禁止其它車(chē)輛通行，同時(shí)計(jì)時(shí)停止；向的紅燈同時(shí)點(diǎn)亮，禁止其它車(chē)輛通行，同時(shí)計(jì)時(shí)停止；特殊狀態(tài)結(jié)束后，恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)繼續(xù)運(yùn)行。特殊狀態(tài)結(jié)束后，恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)繼續(xù)運(yùn)行。（2）信號(hào)燈點(diǎn)亮?xí)r間預(yù)置功能）信號(hào)燈點(diǎn)亮?xí)r間預(yù)置功能控制電路在任何時(shí)候可根據(jù)實(shí)際情況修改信號(hào)燈點(diǎn)亮?xí)r間。控制電路在任何時(shí)候可根據(jù)實(shí)際情況修改信號(hào)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(shí)間時(shí)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(hào)復(fù)位信號(hào)，否則狀，否則狀態(tài)機(jī)處于隨機(jī)狀態(tài)，無(wú)法開(kāi)態(tài)機(jī)處于隨機(jī)狀態(tài)，無(wú)法開(kāi)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(xiě)為三進(jìn)程模式其中一個(gè)狀態(tài)的程序其中一個(gè)狀態(tài)的程序其他以此類(lèi)推其他以此類(lèi)推紅黃綠燈的亮滅紅黃綠燈亮滅的時(shí)間下一個(gè)狀態(tài)Case:處于保持狀態(tài)時(shí)時(shí)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(zhǎng)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(duì)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(duì)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(zhǎng)江大學(xué)電工電子示范中心1位掃描時(shí)間間隔長(zhǎng)短對(duì)路口時(shí)間顯示效果影響如何？2若東西方向和南北方向的控制時(shí)間不等時(shí)，狀態(tài)機(jī)中如何預(yù)置東西方向和南北方向的控制時(shí)間？3用8個(gè)數(shù)碼管顯示時(shí)間信息設(shè)計(jì)中，采用動(dòng)態(tài)掃描方法，占用邏輯器件多少個(gè)I/O？若采用靜態(tài)方式顯示，占用邏輯器件多少個(gè)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(shí)間？5

10、程序編譯完后生成*.sof和*.pof兩個(gè)文件，這兩個(gè)文件的差別是什么？實(shí)驗(yàn)過(guò)程中下載*.sof還是*.pof？四、思考題四、思考題長(zhǎng)江大學(xué)電工電子示范中心五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告五、實(shí)驗(yàn)報(bào)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(duì)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(cè)試向量文件，然后編譯該文件，進(jìn)行功能仿真和時(shí)序仿真，給出仿真結(jié)果并進(jìn)行分析。4實(shí)驗(yàn)測(cè)試、問(wèn)題分析與研究。實(shí)驗(yàn)測(cè)試、問(wèn)題分析與研究。 實(shí)驗(yàn)設(shè)備清單（名稱(chēng)、型號(hào)、數(shù)量等）； 調(diào)試和測(cè)試過(guò)程簡(jiǎn)介，故障分析及解決辦法； 第四項(xiàng)中的問(wèn)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)