白志恒eda实验报告.docx
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白志恒eda实验报告
现代交换技术实验报告
专业班级
电子信息1002
学生姓名
白志恒
指导教师
张俊
完成日期
2013年6月17日
电子信息工程系
信息科学与工程学院
1．实验目的
通过此实验让用户进一步了解、熟悉和掌握CPLD/FPGA开发软件的的使用方法及
VerilogHDL的编程方法。
学习简单状态机的设计和硬件测试。
2．实验内容
本实验的内容是设计一个简易的交通灯控制器，要求能实现红、绿、黄灯三种信号的控制并通过数码管显示倒计时时间。
整个设计在SmartSOPC实验箱上实现，用第一、第二个数码管显示A方向的倒计时时间，用第七、第八个数码管显示B方向的倒计时时间。
此外，由于缺少交通灯模块，本实验用第一、第二、第三个LED灯代表A方向的红、绿、黄灯三种信号，用第六、第七、第八个LED灯代表B方向的红、绿、黄等三种信号。
3．实验原理
本实验设计的交通灯控制器要求实现对A、B两个方向的红、绿、黄灯三种信号的控制，并能实现时间显示的倒计时。
因此每个方向的信号可用一个状态机实现，状态的跳转顺序为红灯-绿灯-黄灯-红灯（另一个的状态应为绿-黄-红-绿），同时设计一个计时器，来记录每种灯的倒计时时间。
最后将交通灯的状态信息输出至数码管和对应LED灯。
注意，一个方向的红灯时间应和另一个方向的绿黄灯时间总和相等。
4．实验步骤
1）启动QuartusII建立一个空白工程，然后命名为traffic_test.qpf（器件为：
EP3C55F484C8）。
2）完成交通灯控制模块traffic_ctrl.v、交通灯显示模块traffic_display.v，加入顶层模块traffic_test.v，进行综合编译，若在编译过程中发现错
误，则找出并更正错误，直至编译成功为止。
3）参考基础实验《LED驱动》及《动态数码管显示》的引脚绑定脚本文件setup.tcl，建立并执行新的引脚绑定脚本文件：
setup.tcl。
（rst_n为PIN_B11）；
4）对该工程文件进行全程编译处理，若在编译过程中发现错误，则找出并更正错误，直至编译成功为止。
5）确保JP6上的LED0-LED7已通过跳线与FPGA引脚相连。
6）按核芯板上的复位按键，观察交通灯是否正常运作。
5.结构图
5.程序清单：
traffic_test.v（已完成），traffic_ctrl.v（未完成），traffic_display.v（未完成）。
1.traffic_test.v
//*********************************************************
//**交通灯实验
//**顶层模块：
traffic_test.v
//*********************************************************
moduletraffic_test（clock,rst_n,seg,dig,lampa,lampb）;
inputclock;//系统时钟（48MHz）
inputrst_n;//复位信号,低电平有效
output[2:
0]lampa;//A方向红、绿、黄灯
output[2:
0]lampb;//B方向红、绿、黄灯
output[7:
0]seg;//数码管段码输出
output[7:
0]dig;//数码管位码输出
//内部线网
wireclken;
wire[7:
0]acount;
wire[7:
0]bcount;
//交通灯控制模块
traffic_ctrltraffic_ctrl（
.clock（clock）,
.rst_n（rst_n）,
.lampa（lampa）,//A方向红、绿、黄灯
.lampb（lampb）,//B方向红、绿、黄灯
.acount（acount）,//A方向倒计时
.bcount（bcount）//B方向倒计时
）;
//交通灯显示模块
traffic_displaytraffic_display（
.clock（clock）,
.rst_n（rst_n）,
.acount（acount）,//A方向倒计时
.bcount（bcount）,//B方向倒计时
.seg（seg）,//数码管段码输出
.dig（dig）//数码管位码输出
）;
endmodule
2.traffic_ctrl.v
//*********************************************************
//**交通灯实验
//**控制模块：
traffic_ctrl.v
//*********************************************************
moduletraffic_ctrl（clock,rst_n,lampa,lampb,acount,bcount）;
inputclock;//系统时钟48MHz
inputrst_n;//同步复位信号,低电平有效
output[2:
0]lampa;//控制A方向三盏灯的亮灭;其中lampa[2:
0]分
//别控制A方向的绿灯、黄灯、红灯（低电平灯亮）
output[2:
0]lampb;//控制B方向三盏灯的亮灭;其中lampb[2:
0]分
//别控制B方向的绿灯、黄灯、红灯（低电平灯亮）
output[7:
0]acount;//用于A方向灯的时间显示，8位BCD码输出
output[7:
0]bcount;//用于B方向灯的时间显示，8位BCD码输出
//设置各种灯的计数器的预置数
parameterared=8'd30,//30秒ared=bgreen+byellow
ayellow=8'd5,//5秒
agreen=8'd15,//15秒
bred=8'd20,//20秒bred=agreen+ayellow
byellow=8'd5,//5秒
bgreen=8'd25;//25秒
//产生1Hz时钟使能信号
always@（posedgeclock）
begin
if（clken）
clk_cnt<=26'h0;
else
clk_cnt<=clk_cnt+26'h1;
end
assignclken=（clk_cnt>=26'd47999999）;
//
//A方向信号灯控制
//
reg[2:
0]lampa;
reg[7:
0]acount;
regacount_startred,acount_startgreen,acount_startyellow;//用于倒数计数器的复位
//状态机A
reg[1:
0]currentstate_A,nextstate_A;
//以下状态机A的代码自己完成
always@（posedgeclken）begin
currentstate_A<=nextstate_A;
end
always@（posedgeclockornegedgerst_n）begin
if（!
rst_n）begin
currentstate_A<=0;
acount_startgreen<=0;
end
elseif（clken）begin
case（currentstate_A）
0:
beginif（acount!
=0）
lampa<=3'b110;
nextstate_A<=2'b00;
else
nextstate_A<=2'b01;
acount_startgreen<=1;
end
1:
beginif（acount!
=0）
lampa<=3'b101;
nextstate_A<=2'b01;
else
nextstate_A<=2'b10;
acount_startyellow<=1;
end
2:
beginif（acount!
=0）
lampa<=3'b011;
nextstate_A<=2'b10;
else
acount_startred<=1;
nextstate_A<=2'b00;
end
default:
begincurrentstate_A<=2'b00;end
endcase
end
end
//倒数计数器A
always@（posedgeclock）
begin
if（clken）begin
if（acount_startred）
acount<=ared;
acount_startred=0;
elseif（acount_startgreen）
acount<=agreen;
acount_startgreen=0;
elseif（acount_startyellow）
acount<=ayellow;
acount_startyellow=0;
else
acount<=acount-1'b1;
end
end
//
//B方向信号灯控制
reg[2:
0]lampb;
reg[7:
0]bcount;
regbcount_startred,bcount_startgreen,bcount_startyellow;//用于倒数计数器的复位
//状态机B
reg[1:
0]currentstate_B,nextstate_B;
//以下状态机B的代码自己完成
always@（posedgeclken）begin
currentstate_B<=nextstate_B;
end
always@（posedgeclockornegedgerst_n）begin
if（!
rst_n）begin
currentstate_B<=0;
end
elseif（clken）begin
case（currentstate_B）
0:
beginif（bcount!
=0）
lampb<=3'b110;
nextstate_B<=2'b00;
else
nextstate_B<=2'b01;
bcount_startgreen<=1;
end
1:
beginif（bcount!
=0）
lampb<=3'b101;
nextstate_B<=2'b01;
else
nextstate_B<=2'b10;
bcount_startyellow<=1;
end
2:
beginif（bcount!
=0）
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