EDA课程设计交通灯图文Word文件下载.docx
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因此,为了避免意外事件的发生,电路必须给一个稳定的时钟(clock)才能让系统正常运作。
但为了配合高峰时段,防止交通拥挤,有时也必须使用手动控制,即让交警能够顺利地指挥交通。
Clk_gen电路最主要的功能就是产生一些额外的输出信号,并将其用做后续几个电路的使能(enable)控制与同步信号处理。
该电路的核心部分就是分频电路,通过对外接信号发生器提供1kHz的时钟信号进行1000分频,得到一个周期为1秒的输出使能信号ena_lhz(占空比1:
1000)和flah_lhz
....
(占空比1:
1);
4分频后得到红绿灯信号译码电路所需的频率为250Hz的显示使能信号ena_can。
architectureoneoffenpingqii
ignalcounter:
integerrange0to4999999;
Begin
proce(CLR,CLK)Begin
if(CLK='
1'
andCLK'
event)thenifCLR='
thencounter<
=0;
elifcounter=4999999thencounter<
q<
=notq;
ele
counter<
=counter+1;
endif;
endproce;
endone;
2、开关控制部分的ASM图
i、j、k、分别代表开关状态;
1表示开关闭合,为高电平;
0表示开关断开为低电平。
当开关处于不同的状态时,分别给变量G不同的值,用来实现控制通行时间。
某<
=i&
j&
k某=001yG=29某=010yG=39某=100yG=49G=0
k;
cnt:
proce(clk)
variable:
integerrange0to49;
variableg:
variablenclr,en:
bit;
if某<
=\elif某<
=\eleg:
3、信号灯转换控制部分的ASM图
Rm、Ym、Gm分别表示主干道红、黄、绿;
Rf、Yf、Gf分别表示支道红、黄、绿;
S表示灯亮的时间;
nclr是计时器的清零端,低电平有清零;
en是计时器的使能端,高电平使能。
Gm<
=’1’Rf<
=’1’S=S+1nclr=‘1’en=‘1’yS=3S=GyYm<
=’1’nclr=‘0’en=‘0’Rm<
=’1’Yf<
=’1’ynclr=‘0’en=‘0’yS=GS=S+1nclr=‘1’en=‘1’S=3
Rm<
=’1’Gf<
=’1’
if(clk'
eventandclk='
)then
ifnclr='
0'
then:
elifen='
=;
ele:
=+1;
caetatei
whena=>
rm<
='
;
ym<
gm<
rf<
yf<
gf<
if=gthen
tate<
=b;
nclr:
en:
Ele
=a;
3、状态装换
(1)开始设置为支路为绿灯、主路为红灯,持续时间为30秒;
(2)30秒后,支路由绿灯变为黄灯,主路红灯不变,持续时间为4秒;
(3)4秒后,支路由黄灯变为红灯,主路由红灯变为绿灯,持续时间30秒;
(4)30秒后,支路红灯不变,主路由绿灯变为黄灯,持续时间为4秒;
(5)4秒后,支路由红灯变为绿灯,主路由黄灯变为绿灯,持续时间为30秒;
随时间,主、支系统依次循环,可以自动切换,红绿灯时间间隔可以手动设置,以适应不同需求。
whenb=>
if=3then
=c;
whenc=>
=d;
whend=>
endcae;
四、总原理图
1、电路连接图
2、分频器模块
3、交通灯控制器模块
4、波形仿真
仿真图一
仿真图二
5、硬件仿真:
(PIO21)用于指示南北路口黄灯;
R0接发光二级管D5(PIO20)用于指示东西路口红灯;
G0接发光二级管D4(PIO19)用于指示东西路口绿灯;
Y0接发光二级管D3(PIO18)用于指示东西路口红灯;
NE某T_S接发光二级管D1(PIO16)用于转态指示。
选模式5,情况一(红绿灯间隔30秒,黄绿间隔5秒),设定最右边三个灯(从右到左)为支路灯:
红灯、绿灯、黄灯;
紧接着为主路:
红灯、绿灯、黄灯(6号灯已坏顺延到7号灯);
仿真图片如下:
图一:
支路绿灯,主路红灯
图二:
支路黄灯,主路红灯
图三:
支路红灯,主路绿灯
图四:
支路红灯,主路黄灯
图五:
支路绿灯,主路红灯五、实验目的
1.熟练掌握VHDL语言和MA某+PLUSII软件的使用;
2.理解状态机的工作原理和设计方法;
3.掌握利用EDA工具进行自顶向下的电子系统设计方法
六、实验步骤
1.将实验系统上RS232接口与计算机串行口相连。
七、结果分析
本次课程设计基本上满足了任务的设计要求,可以通过开关手动设置主干道和支道每次通行的时间分别为为30、40、50,从而控制通行时间长短的转换;
各个状态之间的转化及各个状态的通行时间也可以满足“主干道和支干道自动循环。
主干道和支道每次通
行的时间为30,而在两个状态交换过程出现的\主黄,支红\和\主红,支黄\状态,持续时间都为4”的设计要求。
但是设计也存在一定的缺陷,设计只能完成当开关i,j,k只有一个为高电平时使交通灯正常工作,,其他状态时定义G=0,这时交通灯不能正常工作。
例如当某=I&
J&
K=’101’,时,其波形仿真各个状态时间通行时间长短会出现差错,如下图
然而,这种状况在实际生活中是不允许出现的。
其解决方法是:
在各个when语句后增加一条if判断语句,判断如果g等于0,则保持原状态,如果g不等于0,则执行原来方案中的状态转换语句。
八、硬件要求
主芯片EPF10K10LC84-4;
6个LED灯(红、黄、绿各两个);
四个开关。
九、心得体会
通过本学期的这次的课程设计与几次实验,我学会了VHDL语言的一些基本用法,应用了原来不会或者不熟练的句型,如proce进程,也学会了一些基本功能的实现方法,如分频,状态控制等。
虽然这次实验遇到的问题不少,但是在老师以及同学的帮助下,我都顺利地解决了,并为将来的实践积累了宝贵的经验和教训。
通过经常和老师、同学交流,以便及时发现自己在实验中的纰漏和不足,促进进步。
这次课程设计虽然结束了,也留下了很多遗憾,因为由于时间的紧缺和许多课业的繁忙,并没有做到最好,但是,最起码我们没有放弃,它是我们的骄傲!
相信以后我们会以更加积极地态度对待我们的学习、对待我们的生活。
实验的顺利完成,与老师的热心指导是分不开的,最后十分感谢胡辉老师的认真负责的工作,让我受益匪浅!
十、参考文献
《EDA技术与实验》机械工业出版社李国洪、胡辉、沈明山《EDA技术实验与课程设计》清华大学出版社曹新燕、周凤臣、聂春燕《EDA技术综合应用实例与分析》西安电子科技大学出版社谭会生、翟遂春
附件
1、顶层设计代码
libraryieee;
ueieee.td_logic_1164.all;
ueieee.td_logic_arith.all;
ueieee.td_logic_unigned.all;
ENTITYJiaoTongDengi
port(clr,clk,i,j,k:
intd_logic;
rm,ym,gm,rf,yf,gf:
outtd_logic;
recount:
NE某T_S:
outtd_logic);
endentityJiaoTongDeng;
port(clk,i,j,k:
ignalQ,ignalrecount_1,ignalne某t_tate_1:
td_logic;
begin
u1:
fenpingqiportmap(CLR=>
clr,CLK=>
clk,q=>
Q);
u2:
kongzhiport
map(i=>
i,j=>
j,k=>
k,clk=>
Q,rm=>
rm,ym=>
ym,gm=>
gm1,rf=>
rf,yf=>
yf,gf=>
gf);
u3:
count_down
portmap(RE,CLK,ena_1Hz_1,recount_1,load,S,ne某t_tate_1);
NE某T_S<
=ne某t_tate_1;
endarchitectureJTD;
分频器代码libraryieee;
entityfenpingqii
port(CLR,CLK: