福大EDA交通灯控制电路的设计

1、可编程逻辑设计实验学号： 111201006姓名：方毓韬2014.11.11实验五交通灯控制电路的设计、实验目的:进一步学习复杂数字电路的设计方法，提高利用硬件描述语言进行电路设计的技巧和熟练程度。、实验要求及原理:1、满足图1顺序工作流程。图中设南北方向的红、 黄、绿灯分别为NSR、NSY、NSG, 东西方向的红、黄、绿灯分别为 EWR、EWY、EWG。它们的工作方式有些必须是并行进行 的，即南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮；南北方向黄灯亮，东西方向红灯亮；南北方向红 灯亮，东西方向绿灯亮；南北方向红灯亮，东西方向黄红灯亮。图1交通灯顺序工作流程图2、应满足两个方向的工作时序：即东西方向亮红灯

2、时间应等于南北方向亮黄、绿灯时间之和，南北方向亮红灯时间应等于东西方向亮黄、绿灯时间之和。时序流程图2所示。图2中，假设每个单位时间为 3秒，则南北、东西方向绿、黄、红灯亮时间分别15秒、3秒、18秒，一次循环为36秒。其中红灯亮的时间为绿灯、黄灯亮的时间之和。123456789 10 11 12123456t _nLnLnLrLrm_nLnLnLnLnLnLTLrLrLn_nLnLNSG |1L_NSY1 1ITNSRrEwREWGI|rewyIII15t胃6t图2交通灯时序工作流程图3、十字路口要有数字显示， 作为时间提示，以便人们更直观地把握时间。具体为：当某方向红灯亮时，置显示器为某值

3、，然后以每秒减1计数方式方式工作，直至减到数为“ 0 ”, 十字路口红、绿灯交换，一次工作循环结束，进入下一步某方向地工作循环。例如：当南北方向从黄灯转换成红灯时，置南北方向数字显示为 24,并使数显计数器开始减“ 1”计数，当减到“ 0”，时，此时红灯灭，而南北方向的绿灯亮；同时，东西方向的 红灯亮，并置东西方向的数显为24。三、实验内容1、 根据实验要求及原理1、2画出交通指示灯控制电路原理框图。提示：两个方向的控制电路可以共用一个24进制计数器实现。2、用VHDL硬件描述语言层次化设计方法进行顶层文件和各模块电路的设计。3、用Quartusll对设计进行编译、综合、仿真，给出仿真波形和时

4、序分析数据（不包括数 码显示部分）。4、通过Quartusll集成环境，将设计下载到实验电路上进行硬件测试。管脚锁定：信号旧试验箱新试验箱NO.5管脚号连接的器件管脚号连接的器件Clkl43Clk1(1HZ)153CLK2(1Hz)start30SW1233SW1NSG29LED1212LED8NSY28LED118LED7NSR27LED107LED6EWG18LED33LED3EWY17LED22LED2EWR16LED11LED1数字显示所需管脚参考实验六。5、画出完整的交通灯控制电路原理框图（含数码显示部分）6、修改上述内容 2的设计，增加数码显示部分。注意：两方向的计数要求分别显示在

5、数码管1、2和数码管7、8上。7、用QuartusII对设计进行编译、综合、仿真，给出仿真波形和时序分析数据。VdwHIEEOEicllafliss;tl lOiHIh tl KWJHT2 tl icruanEl KWJBHEP回bWA回 LaK-3cUr氓百】 X j！ j U, 冷！ U! TC LW K！谢让汀忙门口1工回fhi twt叩工门yr门須衙打匸订摹站沢：1工1叩y?fDT：i工冈f 汀灯口丁直!虹门：帀】yd 丁;r曲打口上:门:何 虹门yr酊工TiTLiTLn_rLrLrLrLrLrLrLn_rLrLrLnLrLrLrLrLrLrLrLrLn_rLrLrLrLrLn_n_r

6、LrLrLrLn_rLrLFLr8、再次将设计下载到实验电路上进行硬件测试。四、思考题: 1、控制电路除用有限状态机实现外，还可以采用什么方法实现？答：还可以用进程语句实现，用一个十二进制的计数器作为控制模块，则EWR、EWG、EWY、NSR、NSG、NSY在计数器不同输出的时候有相应的输出。2、如果增加夜间显示(即全部黄灯闪烁)，电路该怎样设计？答：把黄灯输出信号 EWY、NSY作为使能端，接到一个锁存器上，锁存器的输入时一 个频率较高的信号，输出接黄色LED。当EWY、NSY=1时，黄灯闪烁。五、实验总结：这个实验呢，总体来说是最难的一个。 在学习EDA寸间上较短，而仪器上的问题也造成 了

7、不少麻烦，造就了困难。程序设计在一步一步推敲中得以完成。总而言之，这次试验很大程度上锻炼了我的能力，受益匪浅。附录：程序module traffic (clk,EN,ACOUNT1,ACOUNT2,BCOUNT1,BCOUNT2,LAMPA,LAMPB);in put EN,clk;output3:0 ACOUNT1,ACOUNT2,BCOUNT1,BCOUNT2;output2:0 LAMPA,LAMPB;reg3:0 ar1,ar2,ag1,ag2,ay1,ay2,br1,br2,bg1,bg2,by1,by2;reg3:0 nu ma1, nu ma2, nu mb1, nu mb2;r

8、eg tempa,tempb;reg1:0 coun ta,co un tb;reg2:0 LAMPA,LAMPB;always (EN)if(!EN)beg in/预置数部分ar1=4d8;ar2=4d1;ag1=4d5;ag2=4d1;ay1=4d3;ay2=4d0;br1=4d8;br2=4d1;bg1=4d5;bg2=4d1;by1=4d3;by2=4d0;endassign ACOUNT1=numa1;assign ACOUNT2=numa2;assign BCOUNT1=numb1;assign BCOUNT2=numb2;always (posedge clk) /A 模块beg

9、inif(EN)beginif(!tempa) begin /灯控制部分tempa=1;case(counta)0:begin numa1=ag1;numa2=ag2;LAMPA=4;counta=1;end1:begin numa1=ay1;numa2=ay2;LAMPA=2;counta=2;end2:begin numa1=ar1;numa2=ar2;LAMPA=1;counta=0;end default: LAMPA1)if(numa1=0) beginnuma1=4b1001;numa2=numa2-1;endelse numa1=numa1-1;if(numa2*10+numa1

10、)=2) tempa=0;endendelse begin LAMPA=4b0001;counta=0;tempa=0;endendalways (posedge clk) /B 模块beginif(EN)beginif(!tempb) begin /灯控制部分tempb=1;case(countb)0:begin numb1=br1;numb2=br2;LAMPB=1;countb=1;end1:begin numb1=bg1;numb2=bg2;LAMPB=4;countb=2;end2:begin numb1=by1;numb2=by2;LAMPB=2;countb=0;enddefault: LAMPB1)if(