仲超凡自动化工程师撰写提纲

自动化系统工程师培训自动化系统工程师培训 综合设计说明书综合设计说明书 题目名称 题目名称 自动化工程师自动化工程师 姓姓 名 名 仲超凡仲超凡 班班 级 级 电气电气 N111 学学 号 号 1 日日 期 期 2015 1 18 嘉兴学院南湖学院机建系嘉兴学院南湖学院机建系 评阅意见 评阅教师 日期 第一部分第一部分 培训软件简介培训软件简介 Keil Software 公司推出的 uVision3 是一款可用于多种 8051MCU 的集成开 发环境 IDE 该 IDE 同时也是 PK51 及其它开发套件的一个重要组件 除增加 了源代码 功能导航器 模板编辑以及改进的搜索功能外 uVision3 还提供了 一个配置向导功能 加速了启动代码和配置文件的生成 此外其内置的仿真器 可模拟目标 MCU 包括指令集 片上外围设备及外部信号等 uVision3 提供逻 辑分析器 可监控基于 MCUI O 引脚和外设状态变化下的程序变量 uVision3 提供对多种最新的 8051 类微处理器的支持 包括 Analog Devices 的 ADuC83x 和 ADuC84x 以及 Infineon 的 XC866 等 第二部分第二部分 培训项目实例培训项目实例 培训项目一 基于单片机的步进电动机控制器的设计培训项目一 基于单片机的步进电动机控制器的设计 项目要求 采用单片机对步进电机进行控制 包括正转 反转 加速 减速和停止 同时 采用液晶显示屏显示步进电动机的运行情况 培训目的 1 掌握步进电机的工作原理 2 掌握控制器硬件组成及原理 3 掌握控制器的软件组成及原理 4 分析仿真结果 培训内容 1 步进电机的工作原理 步进电机的工作原理 步进电机是数字控制电机 它将脉冲信号转变成角位移 即给一个脉冲信 号 步进电机就转动一个角度 因此非常适合于单片机控制 步进电机可分为 反应式步进电机 简称 VR 永磁式步进电机 简称 PM 和混合式步进电机 简称 HB 步进电机区别于其他控制电机的最大特点是 它是通过输入脉冲 信号来进行控制的 即电机的总转动角度由输入脉冲数决定 而电机的转速由 脉冲信号频率决定 步进电机的驱动电路根据控制信号工作 控制信号由单片 机产生 其基本原理作用如下 1 控制换相顺序 通电换相这一过程称为脉冲分配 例如 三相步进电机的三拍工作方式 其各 相通电顺序为 A B C D 通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制 A B C D 相的通断 2 控制步进电机的转向 如果给定工作方式正序换相通电 步进电机正转 如果按反序通电换相 则电 机就反转 3 控制步进电机的速度 如果给步进电机发一个控制脉冲 它就转一步 再发一个脉冲 它会再转一步 两个脉冲的间隔越短 步进电机就转得越快 调整单片机发出的脉冲频率 就 可以对步进电机进行调速 2 控制器硬件组成及原理 控制器硬件组成及原理 步进电机控制系统共分为六个模块 单片机最小系统模块 键盘控制模块 数码显示模块 测速模块 步进电机驱动模块和电源模块 1 单片机最小系统主要由复位电路和时钟电路组成 复位电路为单片机系 统提供可靠复位 使单片机能正常启动 时钟电路采用外部时钟方式 保证单 片机各功能部件都是以时钟频率为基准 有条不紊地一拍一拍地工作 2 键盘控制模块包括加速键 减速键 正传和反转 分别与单片机的 P3 2 P3 3 P3 4 和 P3 5 相连 实现对步进电机的控制 3 数码显示模块采用共阴极数码管来动态显示步进电机的实际转动速度 利用 I O 口为数码管的 com 端提供低电平 二号单片机的 P1 口提供数码管的段 选信号 P2 6 和 P2 7 控制数码管的位选信号 4 测速模块采用开关霍尔片对安放在步进电机转盘上的小磁片的磁信号进 行检测 步进电机转盘每次带动小磁片经过霍尔片时 其都将有脉冲信号从霍 尔片输出 单片机外部中断口对信号进行采集 5 步进电机驱动模块选用七个 NPN 达林顿连接晶体管 ULN2003 为步进电机 提供脉冲信号 驱动步进电机转动 该模块与单片机的 P1 0 P1 3 相连 6 电源模块是通过将市电 220V 转变为直流 12V 和直流 5V 分别供给驱动模 块和单片机模块 3 控制器的软件组成及原理 控制器的软件组成及原理 3 1 程序流程图程序流程图 图 3 1 步进电机控制系统主程序流程图 系统上电复位后 先调用初始化子程序 对步进电机各端口 相关参数进 行初始化 设置 T0 工作方式控制时间常数 初始化完成后 步进电机处于停止 状态 T0 定时器处于关闭状态 然后循环调用读键盘子程序和键盘处理子程序 等待中断 以便实现步进电机转动控制 3 2 读键盘子程序流程图读键盘子程序流程图 首先初始化实际键值参数为 0FH 然后扫描 P2 口 与初始值比较 相等则 说明没有键按下 不相等则软件消抖 以便确认是否真的有键按下 延时 10ms 后再次扫描 P2 口 第二次与初始值比较 若相等则表明前一次比较不相等是由 抖动产生 如果相等则表明确实有键按下 执行键盘之程序里的指令 将相应 的变量值改变 为键盘处理子程序做准备 如图 3 2 所示 图 3 2 扫描键盘子程序流程图 3 3 键盘处理子程序流程图键盘处理子程序流程图 按键处理子程序流程图如图 3 3 所示 步进电机的启停控制通过启停定时器 T0 来实现 因为定时器 T0 控制着脉 冲信号的输出 关闭定时器 T0 也就阻止了脉冲信号的输出 图 3 3 键盘处理子程序流程图 3 4 电机控制中断程序流程图电机控制中断程序流程图 定时器中断 0 服务程序流程图如图 3 4 所示 定时器中断 0 服务程序的中断时间由当前的转速决定 进入中断程序后 首先要保护现场 再根据当前值设置 TH0 和 TL0 的值 然后判断转动方向控制 位的值 如果是 0 则控制脉冲信号 P1 0 P1 2 输出 如果是 1 则控制脉冲信号 P1 1 P1 3 输出 最后恢复现场 返回 等待下次中断 通过用当前转速控制中断时间 控制了脉冲的输出频率 也就到达了控制步进 电机转动速度的目的 通过检测方向控制位的电平 选择脉冲信号 P1 0 P1 2 与 P1 1 P1 3 间的切换 控制了步进电机各引出端的接通顺序 也就到实现了 步进电机转动方向的控制 图 3 4 定时器中断 0 服务程序流程图 4 分析仿真结果 分析仿真结果 图 4 1 总电路图 培训项目二 基于单片机的数字电压表的设计培训项目二 基于单片机的数字电压表的设计 项目要求 采用单片机设计数字电压表 能够用液晶屏实时的显示输入的模拟电压值 培训目的 1 掌握电压表的硬件组成及原理 2 掌握电压表的软件组成及原理 3 分析仿真结果 培训内容 按照培训目的逐条撰写 1 电压表的硬件组成及原理电压表的硬件组成及原理 1 1AT89C51AT89C51 的复位电路和时钟电路的复位电路和时钟电路 单片机中 CPU 每执行一条指令 都必须在统一的时钟脉冲的控制下严格按时间 节拍进行 而这个时钟脉冲是单片机控制中的时序电路发出的 CPU 执行一条 指令的各个微操作所对应时间顺序称为单片机的时序 MCS 51 单片机芯片内 部有一个高增益反相放大器 用于构成震荡器 XTAL1 为该放大器的输入端 XTAL2 为该放大器输出端 但形成时钟电路还需附加其他电路 单片机 AT89C51 的时钟电路如图 2 2 所示 主要由电容 C1 C3 电阻 R1 晶振 X1 等组成 AT 89C51 的 18 脚 XTAL2 和 19 脚 XTAL1 接时钟电路 其中 19 脚是 AT89C51 内部振荡器倒相放大器的输入端 用于接外部晶振和微 调电容的一端 18 脚是 AT89C51 内部振荡器倒相放大器输出端 用于接外部 晶振和微调电容的另一端 图 1 1 AT89C51 的时钟电路图 单片机在启动运行时都需要复位 使 CPU 和系统中的其他部件都处于一个 确定的初始状态 并从这个状态开始工作 MCS 51 单片机有一个复位引脚 RST 采用施密特触发输入 当震荡器起振后 只要该引脚上出现 2 个机器周期 以上的高电平即可确保时器件复位 复位完成后 如果 RST 端继续保持高电平 MCS 51 就一直处于复位状态 只要 RST 恢复低电平后 单片机才能进入其他 工作状态 单片机的复位方式有上电自动复位和手动复位两种 图 2 2 是 51 系 列单片机统常用的上电复位和手动复位组合电路 图 1 2 AT89C51 的复位电路 1 2 ADC0808ADC0808 各引脚功能各引脚功能 图 1 3ADC0808 引脚图 ADC0808 芯片有 28 条引脚 采用双列直插式封装 其引脚图如图 2 4 所示 下面说明各个引脚功能 IN0 IN7 8 条 8 路模拟量输入线 用于输入和控制被转换的模拟电压 ALE 地址锁存允许输入线 高电平有效 当 ALE 为高电平时 为地址输入 线 用于选择 IN0 IN7 上那一条模拟电压送给比较器进行 A D 转换 START START 为 启动脉冲 输入法 该线上正脉冲由 CPU 送来 宽度应大于 100ns 上升沿清零 SAR 下降沿启动 ADC 工作 EOC EOC 为转换结束输出线 该线上高电平表示 A D 转换已结束 数字量 已锁入三态输出锁存器 D1 D8 数字量输出端 D1 为高位 OE OE 为输出允许端 高电平能使 D1 D8 引脚上输出转换后的数字量 REF REF 参考电压输入量 给电阻阶梯网络供给标准电压 Vcc GND Vcc 为主电源输入端 GND 为接地端 一般 REF 与 Vcc 连接在 一起 REF 与 GND 连接在一起 CLK 时钟输入端 2 电压表的软件组成及原理电压表的软件组成及原理 2 1 设计流程图设计流程图 主程序主要完成信号存储 信号处理 A D 转换以及调用显示等 主程序流程图 程序首先从 ORG0000H 开始 然后无条件件跳转至主程序的 首地址开始 初始化后 先调用模数转换程序进行输入信号的数字化 然后调 用显示子程序将处理后的数字输出 一次数据结束后 循环执行调用的两个子 程序 A D 转换子程序流程图 首先进行开始模数转化 执行后 如果检测到转 化没有完成则继续转化 如果转化完成 执行下一条指令 将取得模数转化结 果并转换为工程量 然后显示转换结果 此为一次模数转换 如此循环可转换 下一组数据 全部转换完毕后 结束 图 2 1 程序设计流程图 3 分析仿真结果分析仿真结果 图 3 1 总电路图 自行设计项目一 基于单片机的电子琴的设计自行设计项目一 基于单片机的电子琴的设计 项目要求 1 由于本设计主要用于人们娱乐方面 因此在设计上尽量使其安全以及简单易 操作 其次 在这次设计可行性上进行分析如下 2 1 经济可行性 3 所谓经济可行性 即在这次设计上需要投入资金的多少 由于毕业设计是没 有项目资金 没有开发经费 因此在经济上必须能够承受 比较理想化的项 目对于我们毕业设计来说是不可行的 通过分析后 无论是在器件价格或是 常见度上均是可行的 4 2 技术可行性 5 技术可行性主要是分析技术条件上是否能够顺利开展并完成开发工作 硬件 软件能否满足设计者的需要等 通过分析各种软件环境 硬件仿真环境等均 已经具备 6 综上所述 本系统设计目标已经明确 在经济与技术上均可行 因此本系统 的开发是完全可行的 1 1 典型电路典型电路 图 1 放大器增益 20 图 2 放大器增益 50 图 3 低频提升放大器 1 2 显示模块显示模块 本次设计的显示电路采用 LED 数码管显示 LED Light Emitting Diode 是一种外加电压从而流过电流并发出可见光的器件 LED 是属于电流控制器件 使用时必须加限流电阻 LED 有单个 LED 和八段 LED 之分 也有共阴和共阳 两种 常用的七段显示器的结构如图下图所示 发光二极管的阳极连在一起的称 为共阳极显示器 如图 b 所示 阴极连在一起的称为共阴极显示器 如图 c 所示 1 位显示器由八个发光二极管组成 其中七个发光二极管 a g 控制七个笔画 段 的亮或暗 另一个控制一个小数点的亮和暗 这种笔画式的七段显示器 能显示的字符较少 字符的开头有些失真 但控制简单 使用方便 此外 要画出电路图 首先还要搞清楚他的引脚图的分布 在了解了正确 的引脚图后才能进行正确的字型段码编码 才能显示出正确的数字来 a 外形 b 共阳极 C 共阴极 图 4 数码管引脚 1 3 各功能模块电路各功能模块电路 图 5 主程序模块 1 4 键盘模块电路键盘模块电路 图 6 键盘扫描电路模拟图 7 电子门铃的软件组成及原理电子门铃的软件组成及原理 7 1 程序流程图程序流程图 键盘扫描 AT89S52 数码管显示 扬声器播放音乐 电源部分 7 2 主程序框主程序框 N 定时器初始 化数码管显 示 0 主程序 开始 循环检测按键 Y 数码管显示 扬声器出声 8 分析仿真结果分析仿真结果 图 7 电子琴仿真 自行设计项目二 基于单片机的红外报警器的设计自行设计项目二 基于单片机的红外报警器的设计 项目要求 采用单片机设计红外报警器 当人员外出时 可把报警系统设置在外出布 防状态探测器工作起来 当有人闯入时 热释电红外传感器将探测到动作 设 置在监测点上的红外探头将人体辐射的红外光谱变换成电信号 经放大电路 比较电路送至门限开关 打开门限阀门送出 TTL 电平至 AT89C51 单片机 经 单片机处理运算后驱动执行报警电路使警号发声 项目目的 1 掌握红外报警器的硬件组成及原理 2 掌握红外报警器的软件组成及原理 3 分析仿真结果 项目内容 1 红外报警器的硬件组成及原理红外报警器的硬件组成及原理 本电路实现的是一种基于单片机技术的红外智能防盗报警器 该防盗报警 器通过以 AT89C51 单片机为工作处理器核心 外接热释电红外传感器 能够以 非接触方式探测出人体发出的红外辐射 并将其转化为相应的电信号输出 平 时传感器输出低电平 当有人在探测区范围内移动时输出低电平变为高电平 此高电平输入单片机 作为单片机的外部触发信号处理 经单片机内部软件编 程处理后 单片机输出控制信号 驱动声光报警电路开始报警 同时通过显示 电路显示出报警次数 1 1 信号检测与放大电路信号检测与放大电路 针对红外辐射信号的探测 设计了一种实用化的基于单片机 AT89C51 检测 放大电路 当有人闯入时 热释电红外传感器将探测到动作 设置在监测点上 的红外探头将人体辐射的红外光谱变换成电信号 然后经放大电路将电信号放 大传给单片机 图 1 1 信号检测与放大电路 1 2 报警执行电路报警执行电路 针对声光报警实现 设计了一种实用基于单片机 AT89C51 报警执行电路 此电路接受单片机传送来的电平信号 驱动声光报警从而达到报警效果 图 1 2 报警执行电路 1 3 手工暂停手工暂停 针对中断系统的显示 设计了一种实用化基于单片机 AT89S51 的手工暂停电路 通过按钮 S1 能够实现手工解除警报信号 图 1 3 手工暂停电路 1 3 单片机控制晶振与复位电路单片机控制晶振与复位电路 通过振荡得到一个稳定的时钟频率 利用中断方式可以实现报警持续时间 未到 10 秒时 用手工按键停止的声光报警的作用 图 1 4 晶振 复位电路 2 红外报警器的软件组成及原理 红外报警器的软件组成及原理 该程序设计主要是通过探测红外信号 经单片机 AT89C51 将控制电平传给 声光报警系统 本主程序实现的功能是 当单片机检测到外部热释点传感器送 来的脉冲信号后 表示有人闯入监控区 从而经过单片机内部程序处理后 驱 动声光报警点路开始报警 报警持续 10 秒钟后自动停止报警 同时显示出报警 次数以便人们查询 然后程序开始循环工作 检测是否还有下次触发信号 等 待报警从而使报警器进入连续工作状态 同时 利用中断方式可以实现报警持 续时间未到 10 秒时 用手工按键停止的声波报警的作用 2 1 定时器中断程序设计定时器中断程序设计 当接收单片机传送来的脉冲信号 检测报警是否持续 10S 然后显示报警 次数 图 2 1 10s 定时器流程图 2 1 解除中断程序设计解除中断程序设计 通过点击外部按键 从而达到当报警时间没到 10 秒时 用手工按键停止的 声光报警的作用 图 2 2 中断服务程序工作流程图 3 分析仿真结果 分析仿真结果 图 3 1 仿真电路图 自行设计项目二 自行设计项目二 交通控制灯的设计交通控制灯的设计 项目要求 模拟十字路口交通信号灯的工作过程 利用实验板上的两组红 黄 绿 LED 作为交通信号灯 设计一个交通信号灯控制器 示意图如图 1 1 所 示 要求 1 交通灯从绿变红时 有 4 秒黄灯亮的间隔时间 2 交通灯红变绿是直接进行的 没有间隔时间 3 主干道上的绿灯时间为 40 秒 支干道的绿灯时间为 20 秒 在任意时间 显示每个状态到该状态结束所需的时间项目目的 1 掌握交通灯的硬件组成及原理 2 掌握交通灯的软件组成及原理 3 分析仿真结果 项目内容 1 交通灯的硬件组成及原理交通灯的硬件组成及原理 1 1 控制模块控制模块 控制的模块根据外部输入信号 M2 M0 和计时模块 JTD TIME 的输入信号 产 生系统的状态机 控制其他部分协调工作 控制模块的源文件程序如下 LIBRARY IEEE USE IEEE STD LOGIC 1164 ALL USE IEEE STD LOGIC UNSIGNED ALL ENTITY JTD CTRL IS PORT CLK CLR IN STD LOGIC M IN STD LOGIC VECTOR 2 DOWNTO 0 用 M 来表示系统的 8 种 工作状态 AT BT IN STD LOGIC VECTOR 7 DOWNTO 0 S OUT STD LOGIC VECTOR 2 DOWNTO 0 END JTD CTRL ARCHITECTURE JTD 1 OF JTD CTRL IS SIGNAL Q STD LOGIC VECTOR 2 DOWNTO 0 BEGIN PROCESS CLR CLK M AT BT BEGIN IF CLR 1 THEN Q 000 清 0 处理 ELSIF CLK EVENT AND CLK 1 THEN 时钟上升沿信号一来 M 控制系统的 8 种状态 IF M 000 THEN Q 001 END IF IF M 001 THEN Q 011 END IF IF M 010 THEN Q 101 END IF IF M 011 THEN Q 100 THEN IF AT X 01 OR BT X 01 THEN Q Q 1 ELSE Q Q END IF END IF END IF END PROCESS S Q M 的控制端转向控制口 S END JTD 1 该模块的时序仿真和功能仿真波形图如图 2 图 2 功能仿真 1 2 计时模块的计时模块的 计时模块用来设定 A 和 B 两个方向计时器的初值 并为显示模块 JTD DIS 提 供倒计时时间 当正常计时开始后 需要进行定时计数操作 由于东西和南北 两个方向上的时间显示器是由两个 LED 七段显示数码管组成的 因此需要产生 两个 2 位的计时信息 2 个十位信号 2 个个位信号 这个定时计数操作可以由 一个定时计数器来完成 又因为交通灯的状态变化是在计时为 0 的情况下才能 进行的 因此需要一个计时电路来产生使能信号 因此定时计数的功能就是用 来产生 2 个 2 位计时信息和使能功能 计时模块的源文件程序如下 LIBRARY IEEE USE IEEE STD LOGIC 1164 ALL USE IEEE STD LOGIC UNSIGNED ALL ENTITY JTD TIME IS PORT CLK CLR IN STD LOGIC M S IN STD LOGIC VECTOR 2 DOWNTO 0 AT BT OUT STD LOGIC VECTOR 7 DOWNTO 0 END JTD TIME ARCHITECTURE JTD 2 OF JTD TIME IS SIGNAL AT1 BT1 STD LOGIC VECTOR 7 DOWNTO 0 SIGNAL ART AGT ALT ABYT STD LOGIC VECTOR 7 DOWNTO 0 SIGNAL BRT BGT BLT STD LOGIC VECTOR 7 DOWNTO 0 BEGIN ART X 55 ART A 方向红灯亮 AGT X 40 AGT A 方向绿灯亮 ALT X 15 ALT 灯间歇闪烁 ABYT X 05 ABYT AB 两方向黄灯亮 BRT X 65 BRT B 方向红灯亮 BGT X 30 BGT B 方向绿灯亮 BLT X 15 BLT B 方向灯闪烁 PROCESS CLR CLK M S BEGIN IF CLR 1 THEN AT1 X 01 BT1 X 01 ELSIF CLK EVENT AND CLK 1 THEN IF M 000 THEN AT1 X 01 BT1 X 51 M 0 时 A 方向的计 时器计时 B 方向的红灯亮 END IF IF M 001 THEN AT1 X 01 BT1 X 06 M 1 时 A 方向的计 时器计时 B 方向绿灯亮 END IF IF M 010 THEN AT1 X 41 BT1 X 01 B 方向的计时器计 时 A 方向的黄灯亮 END IF IF M 011 THEN AT1 X 06 BT1 100 THEN IF AT1 X 01 OR BT1 X 01 THEN CASE S IS WHEN 000 AT1 ALT BT1AT1AT1AT1AT1 ART BT1BT1BT1BT1AT1 AT1 BT1 BT1 END CASE END IF IF AT1 X 01 THEN IF AT1 3 DOWNTO 0 0000 THEN AT1 3 DOWNTO 0 1001 第四位数码管显示 AT1 7 DOWNTO 4 AT1 7 DOWNTO 4 1 高四位数码管 减一显示 ELSE AT1 3 DOWNTO 0 AT1 3 DOWNTO 0 1 低四位数码管 减一显示 AT1 7 DOWNTO 4 AT1 7 DOWNTO 4 高四位数码管显 示不变 END IF END IF IF BT1 X 01 THEN IF BT1 3 DOWNTO 0 0000 THEN BT1 3 DOWNTO 0 1001 B 方向计数器低四位数码 管显示 9 BT1 7 DOWNTO 4 BT1 7 DOWNTO 4 1 B 方向计数 器高四位数码管减一计数 ELSE BT1 3 DOWNTO 0 BT1 3 DOWNTO 0 1 B 方向计数器 低四位数码管减一计数 BT1 7 DOWNTO 4 BT1 7 DOWNTO 4 END IF END IF END IF END IF END PROCESS AT AT1 BT BT1 END JTD 2 该模块是为节省资源而设的 实验中有四个 LED 七段数码管显示计数 点 亮一个 LED 需电流 5 50mA 同时点亮 4 个 LED CPLD 可能无法负荷这样的电 流驱动 而且功率太大 散热也是问题 同时这么做也容易造成电路被烧毁 因此需要逐个循环点亮 又为使显示结果持续不致闪烁抖动 只需每个扫描频 率超过人眼视觉暂留频率 24Hz 以上 就能达到 选择 1kHz 作为时钟 分到 4 个数码管 每个数码管 50Hz 大于 24Hz 故不会有闪烁 该模块的功能仿真波形图如图 3 所示 图 3 功能仿真 1 3 译码驱动模块译码驱动模块 译码驱动模块根据控制信号 驱动交通灯的显示 该模块的源程序如下 LIBRARY IEEE USE IEEE STD LOGIC 1164 ALL USE IEEE STD LOGIC UNSIGNED ALL ENTITY JTD LIGHT IS PORT CLR IN STD LOGIC M S IN STD LOGIC VECTOR 2 DOWNTO 0 ABL OUT STD LOGIC VECTOR 7 DOWNTO 0 END JTD LIGHT ARCHITECTURE JTD 3 OF JTD LIGHT IS SIGNAL LT STD LOGIC VECTOR 7 DOWNTO 0 BEGIN PROCESS CLR S M BEGIN IF CLR 1 THEN LT 清 0 时系统状态全部处于关闭状态 ELSE IF M 000 THEN LT END IF IF M 001 THEN LT END IF IF M 010 THEN LT END IF IF M 011 THEN LT 100 THEN CASE S IS 八种情况下的状况显示 WHEN 000 LTLTLTLTLTLTLTLTLT LT END CASE END IF END IF END PROCESS ABL LT END JTD 3 该模块的功能仿真波形图如图 4 图 4 功能仿真 2 交通灯的软件组成及原理交通灯的软件组成及原理 本系统设计中均采用混合设计的方法 将整体方案划分成若干个模块进行 设计 采用 VHDL 硬件描述语言和原理图描述相结合的方式 对多种应用电路 进行设计 其中底层电路 即模块电路 采用 VHDL 硬件描述语言方式实现 顶层电路采用原理图描述方式实现 CLK 时间显示数据输出 信号灯输出 秒脉冲信号 发生器 计数器状态寄存器 次态发生器 信号灯输出信号 图 5 系统设计流程 3 分析仿真结果分析仿真结果 图 6 交通控制灯顶层设计原理图 交通灯控制系统的时序仿真波形如图 12 图 14 所示 可见 图 12 中 reset 设置为高电平 1 时显示初始值 为低电平 0 时显示器开始倒计时 图 7 交通灯控制系统的时序仿真波形 1 自行设计项目二 自行设计项目二 正弦波信号发生器正弦波信号发生器设计设计 项目要求 1 学习并掌握 Quartus 软件 掌握用自顶向下的设计方法 使用 VHDL 语言来实现跑马灯的设计 并在此基础上熟悉可编程逻辑器件的使用 项目目的