EDA實驗交通燈

1、實驗： 交通燈一） 實驗目的1、學習與日常生活相關且較復雜數(shù)字系統(tǒng)設計；2、進一步熟悉EDA實驗裝置和Quartusn軟件的使用方法;3、 學習二進制碼到BCD碼的轉(zhuǎn)換；二） 設計要求完成設計、仿真、調(diào)試、下載、硬件測試等環(huán)節(jié)，在型EDA實驗裝置上實現(xiàn)一個由一條主干道和一條鄉(xiāng)間公路的匯合點形成的十字交叉路口的交通燈控制器功能，具體要求如下：1、 有MR（主紅）、MY（主黃）、MG（主綠）、CR（鄉(xiāng)紅）、CY（鄉(xiāng)黃）、CG（鄉(xiāng)綠）六盞交 通燈需要控制;2、交通燈由綠轉(zhuǎn)紅前有4秒亮黃燈的間隔時間，由紅轉(zhuǎn)綠沒有間隔時間;3、 鄉(xiāng)間公路右側(cè)各埋有一個串連傳感器，當有車輛準備通過鄉(xiāng)間公路時，發(fā)出請求信號

2、S=1，其余時間S=0;4、 平時系統(tǒng)停留在主干道通行（MGCR）狀態(tài)，一旦S信號有效，經(jīng)主道黃燈4秒（MYCR） 狀態(tài)后轉(zhuǎn)入鄉(xiāng)間公路通行（MRCG）狀態(tài)，但要保證主干道通行大于一分鐘后才能轉(zhuǎn)換;5、 一旦S信號消失，系統(tǒng)脫離MRCG狀態(tài)，即經(jīng)鄉(xiāng)道黃燈4秒（MRCY）狀態(tài)進入MGCR狀態(tài)，即使S信號一直有效，MRCG狀態(tài)也不得長于20秒鐘；6、 控制對象除紅綠燈之外，還包括分別在主干道和鄉(xiāng)間公路各有一個兩位十進制倒計時數(shù)碼 管顯示。三） 主要儀器設備1、 微機1臺2、QuartusII集成開發(fā)軟件1套3、EDA實驗裝置1套四） 實驗步驟1.總體思路：本實驗是實現(xiàn)十字交叉路口的交通燈控制器功能，

3、分析每個狀態(tài)的情況。狀態(tài)一：主干道綠燈亮，鄉(xiāng)干道紅燈亮，數(shù)碼管60s倒計時，計數(shù)完后若鄉(xiāng)干道有車要求通過, 則轉(zhuǎn)到狀態(tài)二；若沒有車要求通過，則繼續(xù)狀態(tài)一。狀態(tài)二：主干道由綠燈變?yōu)辄S燈亮，鄉(xiāng)干道仍然為紅燈亮，數(shù)碼管4s倒計時，計數(shù)完后，然后進入狀態(tài)三。狀態(tài)三：主干道由黃燈變?yōu)榧t燈亮，鄉(xiāng)干道由紅燈變?yōu)榫G燈亮，數(shù)碼管20s倒計時。若倒計時期間鄉(xiāng)干道沒有車要求通過，則立即進入狀態(tài)四；若一直有車要求通過，則最多維持20s之后進入狀態(tài)四。狀態(tài)四：主干道仍然為紅燈亮，鄉(xiāng)干道由綠燈變?yōu)辄S燈亮，數(shù)碼管狀態(tài)。4s倒計時，計數(shù)完后，轉(zhuǎn)至可見，交通燈就是一直循環(huán)上述四個狀態(tài)。2.模塊化分析：把程序的各個部分模塊化。1

4、）分頻模塊：本實驗采用了100HZ的時鐘做掃描頻率，2.5HZ的時鐘做計數(shù)頻率，故需 要2個時鐘。P1:process(clk)-分頻variable coun t1:std_logic_vector(7 dow nto 0);beginif clkeve nt and clk=1 the ncoun t1:=co un t1+1;if coun t120 thenclkk=0：elsif count140 thenclkk=1;else cou nt1:=OOOOOOOO;clkk Z:=01100000;-60 when 01 = Z:=00100000;-20when 10 = Z:=0

5、0000100;-4WHEN OTHERS= NULL;end case;if cz=11 or cz=10 or rst=0 then bcd=Z;b=1;else bbcd2:=bcd;WHEN OTHERS= NULL;end case;if rst=1 thenif en=1 thenif bcd21 thenif bcd2(3 downto 0)=0000 then-bcd2:=bcd2-7;bcd2(7 downto 4):=bcd2(7 downto 4)-0001;bcd2(3 downto 0):=1001;else bcd2:=bcd2-1;end if;elseif zt

6、=00 thens60=1;s20=0;s4=0;elsif zt=10 thens60=0;s20=1;s4=0;else s60=0;s20=0;s4=1;-else s60=1;s20=1;s4=1;end if;end if;end if;end if;end if;bbccddn吐TU9Wcfd；3)Slatsstiftati g St its1ihyermreg：2inycrntycrC54)3n) )rcyiftrcy0.4miTcy曲卯WSmrcgmrcyg + (s)(曲)6nix egnureg：fe). ( s20) )7ihgcrniycrG) CsbO)6mgur呃c

7、rC! s) + (s). (! s60)模塊程序如下：P3:process(states,clk,s60,s4,s20)-犬態(tài)轉(zhuǎn)移beginif risin g_edge(clk) the ncase states iswhe n mgcr= case a iswhen 1=cz=00;an ull;end case;if s60=1 thenif s=1 thenstates=mycr;m=10;zt=01;cz=11;a=1：else cz=10;end if;else cz case a iswhen 1=cz=00;an ull;end case;if s4=1 thenstates

8、=mrcg;m=01;zt=10;cz=11;a=1;else czcase a iswhen 1=cz=00;an ull;end case;if (s=0 or (s20=1 and s=1) the nstates=mrcy;m=10;zt=11;cz=11;a=1;else czcase a iswhen 1=cz=00;an ull;end case;if s4=1 thenstates=mgcr;m=00; zt=00;cz=11;a=1;else cz1 si5L2133帆鈾】E譏講3Efl TO? sIIIIn.mi3HTw-isrmfwifiTLJW n. n n. mmuu

9、wumi -unjwjrumwmrDwrinn. iwirmi rutJ_L，. j-r國 st. P.國 CIDDnoIL；QQI 11 (DCQj n4)顯示模塊：完成要顯示的數(shù)由BCD碼轉(zhuǎn)化為相應的數(shù)碼管七段碼，由于數(shù)碼管采用動態(tài)掃描的顯示方式，還需要產(chǎn)生位選信號。程序如下：P4:process (elk)-數(shù)碼管顯示variable sseell:std_logic_vector(2 dow nto 0);beginif clkeve nt and clk=1 the nif sseell001 the nsseell:=sseell+1;else sseell:=000; end i

10、f;end if;selxianshixia nshinu II;end case;CASE xia nshi ISWHEN 0000=qidua nqidua nqidua nqidua nqidua nqidua nqidua nqidua nqidua nqidua n NULL;END CASE;END PROCESS P4;顯示模塊封裝好的元件符號為：xia nshiclksel1.0一bbccdd7.0 xian shi3.0qidua n 7.0in st33.頂層原理圖：通過例化好的元件符號，在頂層文件中繪制原理圖，來綜合實現(xiàn) 交通燈的整體功能，原理圖如下：di國bEccESM

11、3 b:日HifldQ皿日KIanETii時序仿真圖如下:頂層文件的仿真時序如下：當狀態(tài)1的60s倒計時完成后s=0,重復狀態(tài)1當60s倒計時后且s=1，轉(zhuǎn)入狀態(tài)2diIrmAnmnnnniuwumnfuwnjummumjwwigirii1111!111R11I141114114111 R11I !1IIII111111111a i i u i i i i iiiiainiaiiiiiiiiiiii i a i i i i Hi i a iIIi i i i IIi51i !i i ii iii! isiiiai iiaii iIIili i i ii i ii i i i i11111111

12、1 il 111 IIIIw11 xiuulJ* 頁尸匸百仇如門何i訶ornTTIT何刁。】燈何口呼可酥砲。釦2國 qziuan匹IE炬延回色口粒疔低色阿陌駆陋盼】E網(wǎng)団畫盤尷賀莢脛也由狀態(tài)2轉(zhuǎn)入狀態(tài)3門TnnrTLnnaTinrLnr_nRmTrLKTLr_nn_TnRrT_mRVTL目訶IXDTjIXDQIXIXrCDCC匸（DUniXLS工QZ（DE（DDlXDIXDEIIIIXni衛(wèi)國皐囲 忙（nnBEESXEnSCI衛(wèi)忑遼可匹叵（D（D亙伍忍購田胞互a加 阿可據(jù)畫置更畫駆趣畫垂同亜）亟邏（ggiggig畫畫ggi固塑雪救由狀態(tài)3轉(zhuǎn)入狀態(tài)4廬】dbdbrdrd祁。diglritJK5欲

13、0 id|3 XLsndkiQ qWI11 i o aIIIIIiiiiiiiia i n i iIIIIiiii i ii iiia i n iHiIIIIi a i a i iiHiIIiiiiaaiiiiiaiiiiHiIIiiiaaiiiiiaiiiI 11111111 I 1竺5 5111 il 11111111111111111 Illi 111111111111111111 II 119 N 1、s s IIIIII皆Q Q ranran哥2卅酥貶博阿諸坯應|羽羽詞陽協(xié)F1欣?獻1明仁麗訓可可可厲皿町丁皿和4.引腳鎖定：把頂層文件的輸入輸出端口鎖定到試驗箱上的引腳連線上，引腳鎖

14、定圖如下：Loza bon1/DBamkIjO iarirdIrEnerai FunctETjzeoLHl FtndtDnReserv Ednaled_廿pm匚13玉3-i LTulLed cats:： (JOCKK.1D, LV2JK11.L/-itPfflPffl F2EF2EirvnirvnCcdcsibCui廿exto1M屮MM LE*ec4WenPJFiJEPJFiJEi i、LvnLvnRowLO5 5pnri_Fpnri_F：3 33 3 MimMimCoiuFil門伽Fdur EFINJSFINJSij-vivn.ij-vivn.伽7川PP屮7$弘血vm9PJlFjgOoiti

15、m g9O qriump呵吁巧3L W L YTT.QJurn oVD579nYesinin一JKLJIPM.F15xi-vivnCdurn Q伽Ll乙qid jlPDrj_F：44SMESMEJn jd-ar -lPB!I F-13iU-F Lffl.*&um. 31313PIFLGI6PIFLGI6*es14J*也Plfi_Gi0i wimiPJLC17PJLC17u-vivnu-vivn!jnrLftF-5.編譯成功后，把.sof文件下載到試驗箱上，把試驗箱上的elk接到100HZ處，觀 測實驗現(xiàn)象。實驗現(xiàn)象：1.復位時，起始狀態(tài)是主綠鄉(xiāng)紅，數(shù)碼管從60開始倒計時。2.當60s減1計數(shù)完成后，如果s信號為1（代表鄉(xiāng)干道有車要求通過）時， 變?yōu)橹鼽S鄉(xiāng)綠狀態(tài)，數(shù)碼管4s倒計時；如果s信號為0（代表鄉(xiāng)干道沒有車要 求通過）時， 則回到起始狀態(tài)，主綠鄉(xiāng)紅重新60s倒計時。3.4s倒計時后，進入主紅鄉(xiāng)綠狀態(tài)，如果此時s信號為0,則立即轉(zhuǎn)入主紅 鄉(xiāng)黃狀態(tài)；如果s信號一直為1,則數(shù)碼管開始20s倒計時，計數(shù)期間一旦出現(xiàn)s信號為0,則立即轉(zhuǎn)入主紅鄉(xiāng)黃狀態(tài)，即使s信號一直為1，當20s倒計時完成 后也會入主紅鄉(xiāng)黃狀態(tài)。4.主紅鄉(xiāng)黃， 數(shù)碼管開始4s倒計時， 計數(shù)完成后進入主