东南大学自动化学院《数字系统课程设计》专业综合设计报告

1、东南大学自动化学院数字系统课程设计专业综合设计报告姓 名：学 号：专 业：自动化 实验室：电工电子四楼组 别： 无同组人员： 无设计时间：2012年8月8日 2010年9月15日评定成绩：审阅教师：.课程设计的目的与要求（含设计指标） 3页码.原理设计（或基本原理） 3页码.架构设计（架构设计） 4页码.方案实现与测试（或调试） 5页码.分析与总结 15页码交通灯控制器乡村公路计数器显示显示课程设计的目的与要求(含设计指标)主干道与乡村公路十字交叉路口在现代化的农村星罗棋布，为确保车辆安全、迅速地通过，在交叉路口的每个入口处设置了红、绿、黄三色信号灯。红灯禁止通行；绿灯允许通行；黄灯亮则给行驶

2、中的车辆有时 间行驶到禁行线之外。主干道和乡村公路都安装了传感器，检测车辆通行情况，用于主干道的优先权控制。具体要求如下：当乡村公路无车时，始终保持乡村公路红灯亮，主干道绿灯亮。当乡村公路有车时，而主干道通车时间已经超过它的最短通车时间时，禁止主干道通行，让乡村公路通行。主干道最短通车时间为25s 。当乡村公路和主干道都有车时，按主干道通车 25s,乡村公路通车16s交替进行。不论主干道情况如何，乡村公路通车最长时间为16s。在每次由绿灯亮变成红灯亮白转换过程中间，要亮5s时间的黄灯作为过渡。(6)用开关代替传感器作为检测车辆是否到来的信号。用红、绿、黄三种颜色的发光二极管作交通灯。要求显示时

3、间，倒计时二.原理设计(或基本原理)本设计用了 Verilog HDL语言，TOP DOW收计，设计方法从系统设计入手,在顶层进行功能方框图的划分 和结构设计。具体过程如下：该系统中输入变量有：set(使能开关),c(乡村道路开关),clk(系统时钟)，该控制系统打开后共有两种状 态：一种是只有主干道交通灯亮， 这种情况比较简单，此时主干道绿灯一直亮着。 第二种是乡村道路开关打开, 此时是主干道和乡村道路红灯和绿灯交替亮。三.方案论证(架构设计)交通灯控制器框图：MR* MYMGCRCYCG流程图如下:T1=1MGCR丁 C TL=1=1MRCYMYCRC=0C=T2=1=1VMRCG-1T1

4、=四.方案实现与测试（或调试）1）顶层模块外界输入：两个开关：一个时能使能控制开关，一个乡村道路开关。使能开关打开交通灯开始工作，乡村道路打开表示乡村公路上有车。输出：四个数码管，两个显示主干道交通灯时间，两个显示乡村道路时间；六个 led灯，两红两黄两绿分别表示 主干道和乡村公路的红黄绿灯。运行过程：1、开始时将时能开关打开表示交通灯开始工作。此时由于乡村道路开关是关着的，所以主干道保持绿灯亮。2、然后将乡村公路开关打开，表示乡村公路上有车。此时主干道红灯立刻亮，5秒之后主干道黄灯变为红灯，乡村公路变为绿灯。经过 15秒之后，乡村公路等变为黄灯，再过五秒变为红灯，此时主干道变为绿灯。25秒之

5、后主干道等变为黄灯，再经过五秒变为红灯，此时乡村公路变为绿灯，如此循环3、若乡村道路灯开关突然关闭，主干道交通灯理科变为绿灯，数码管倒记到0,并保持这种状态不变顶层的block图描p 1 Rl|t .上忤叫 M ij3 3?一 产=: Tinr nl B 1 * B ai *iMJl B. . .B . .子丁苻”一i吗 T W7 Tr r =F上w3 nOLfTP JT-F - f产.-rLlhull-LNWI-TnL 二. :甲1二口，*mu_r：ru田工方aiMTtp 可仿真结果:2）设计中所有模块组成：分频器：降低频率信号，用于获得适合的时钟信号。主模块：控制各个状态的转换，算法的主要

6、实现部分。数码管显示模块：显示各种颜色的主干道和乡村道路灯的显示时间具体实现过程如下：.分频器 1）模块如下所示输入端为 clk_in ， clk_in 为原频率的脉冲输入， clk_out 得到想要的频率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)beginif (cnter=1)beginif(ml=0)beginmh=mh-1;ml=4b1001;endelseml=ml-1;endif(ch,cl=1)begini

7、f(cl=0)beginch=ch-1;cl=4b1001;endelsecl=cl-1;endif(mh,ml=6&ch,cl=1)beginstate=0;endif(mh,ml=1&ch,cl=1)beginstate=0;endif(mh,ml=1&ch,cl=6) beginmh=0;ml=0;ch=0;cl=0;state=0;endendendelsebeginmh,ml=8b00100101;ch,cl=8b00110000;mr,mg,my,cr,cg,cy=6b010100;endend endmodule3.数码管模块1）模块如下所示dispclkled7.0 一coun

8、t3.0inst9数码管模块用来显示灯亮时间2）调试中出现的问题及解决措施一开始一个脉冲为10m,经过计算的大概40m要增加一毛，但是如此之后，当增加到2.4时，才行走了 960nl 对顾客不公平，后来改用将其量程扩大的办法，然后通过分的进位获得角的增加，能够精确的定位价格。3)源程序：module disp(clk,count,led);input clk;input 3:0count;output 7:0led;reg 7:0led;always(posedge clk)begincase(count)4d0:led=8b00000011;4d1:led=8b10011111;4d2:le

9、d=8b00100101;4d3:led=8b00001101;4d4:led=8b10011001;4d5:led=8b01001001;4d6:led=8b01000001;4d7:led=8b00011111;4d8:led=8b00000001;4d9:led=8b00001001;default:led=8bx;endcaseendmodule disp(clk,count,led);input clk;input 3:0count;output 7:0led;reg 7:0led;always(posedge clk)begincase(count)4d0:led=8b000000

10、11;4d1:led=8b10011111;4d2:led=8b00100101;4d3:led=8b00001101;4d4:led=8b10011001;4d5:led=8b01001001;4d6:led=8b01000001;4d7:led=8b00011111;4d8:led=8b00000001;4d9:led=8b00001001;default:led=8bx;endcaseendendmodulemodule disp(clk,count,led);input clk;input 3:0count;output 7:0led;reg 7:0led;always(posedge

11、 clk)begincase(count)4d0:led=8b00000011;4d1:led=8b10011111;4d2:led=8b00100101;4d3:led=8b00001101;4d4:led=8b10011001;4d5:led=8b01001001;4d6:led=8b01000001;4d7:led=8b00011111;4d8:led=8b00000001;4d9:led=8b00001001;default:led=8bx;endcaseendendmodulemodule disp(clk,count,led);input clk;input 3:0count;ou

12、tput 7:0led;reg 7:0led;always(posedge clk)begincase(count)4d0:led=8b00000011;4d1:led=8b10011111;4d2:led=8b00100101;4d3:led=8b00001101;4d4:led=8b10011001;4d5:led=8b01001001;4d6:led=8b01000001;4d7:led=8b00011111;4d8:led=8b00000001;4d9:led=8b00001001;default:led=8bx;endcaseendendmodule五分析与总结1、方案的特点该方案能够基本实现交通灯要求的所有功能，并且各个模块较为简洁，通过一个的主要模块的控制，使各个状态的转换清晰明了。2、方案问题及有待改进的措施方案存在着一些缺陷，在变为黄灯时数码管并没有倒数五个数，而是经历五秒之后直接从 5 变为0 ，这方面的设计有问题，有待改进3、心得体会经过此次的设计的过程让我比较深刻地了解到了 Verilog HDL 语言设计数字系统的过程。掌握了用状态计设计数字