数字电路课程设计交通灯控制FPGA 纯硬件电路综述.docx

1、数字电路课程设计交通灯控制FPGA 纯硬件电路综述 数电课内实验报告课程名称： 数字电子技术基础 项目名称： 交通灯控制（实验箱+CPLD） 学 院： 电子信息学院 专 业： 电子信息工程 学 号： 13061223 学生姓名： 罗飞 完成时间： 2015.6.20 1、实验目的1、问题重述：本实验为综合实验。要求设计一个十字交叉路口的交通灯控制电路，使交通灯符合交通规则，保证路口交通通畅。任务1：交通灯控制器设计，设计一个十字交叉路口（分别为A，B通道）的交通灯控制电路。设A，B通道各有红绿黄三种灯，交通灯显示情况为： （1）A通道绿灯，B通道红灯； （2）A通道黄灯，B通道红灯； （3）A

2、通道红灯，B通道绿灯； （4）A通道红灯，B通道黄灯。要求交通灯自动显示：(1)(2)(3)(4)，其中（1），（3）持续20秒，（2），（4）持续4秒。任务2：设A，B通道各有红绿（包括直行和右转G1，左转G2）黄四种灯，交通灯显示情况为：（1）A通道绿灯，G1持续20秒，然后G2持续20秒，B通道红灯，共 40秒；（2）A通道黄灯闪烁，闪烁频率1Hz，B通道红灯，共4秒； （3）A通道红灯，B通道绿灯，G1持续20秒，然后G2持续20秒，共40秒； （4）A通道红灯，B通道黄灯闪烁，闪烁频率1Hz。要求交通灯自动显示：(1)(2)(3)(4)，并且A，B通道有数码管进行倒计时计数。提示：数

3、码管倒计时可以采用LPM参数库里面的计数器，也可以采用一般计数器结构模型。2、问题剖析：在这个实验中，分为两个任务：按照任务要求实时控制A,B通道的红黄绿三种交通灯的亮灭；用数码管对AB通道进行倒计时计数。 二、项目构思 任务一：其中，AG为A通道绿灯， AY为A通道黄灯，AR为A通道红灯，BG为B通道绿灯， BY为B通道黄灯，BR为B通道红灯。，采用DFF实现周期为1秒的时钟信号变成4秒的时钟分频电路。 ，采用74LS290或74LS160（注：可以多块芯片）计数器实现计数分频电路（输入信号为CLK4S，输出为Y1和Y2）。其中CLK4S，Y1，Y2的波形如下：，根据Y1和Y2信号及其A，B

4、通道各个指示灯的时序，采用与非门实现AG，AY，AR，BG，BY，BR。假设每个指示灯都为高电平时才亮。，A，B通道的黄灯应有闪烁功能，闪烁频率1Hz。修改AY，BY的电路。任务二：方案一：使用case语句实现分为三个倒计时计数模块，模分别为24，20，4，在从中提取个位，十位信号输出数码管显示。方案二：使用74LS192逆序计数芯片实现运用74192芯片搭建预置数分别为9，3，3的逆序计数（实际计数中对应的模分别为20，4，24）采用低电平置数LDN信号在计数到0时进行置数进入下一倒计时环节。2、方案设计与仿真结果1.系统简介：该系统运用74LS161，74LS192等数字电路基本计数器芯片

5、和quartusII软件的verilog语句设计了一个十字交叉路口的交通灯控制电路，并且对A，B通道有数码管进行倒计时计数。2.各模块具体设计：任务一：采用DFF实现周期为1秒的时钟信号变成4秒的时钟分频电路。仿真结果：采用4LS161计数器实现计数分频电路（输入信号为CLK4S，输出为Y1和Y2）。I.输出信号Y1电路原理图：II.输出信号Y2电路原理图：仿真结果：，根据Y1和Y2信号及其A，B通道各个指示灯的时序，采用与非门实现AG，AY，AR，BG，BY，BR。假设每个指示灯都为高电平时才亮。AG= Y1Y2 AY=Y1Y2 AR=Y2BG=Y1Y2 BY=Y1Y2 BR=Y2实验原理图

6、：其中，黄灯闪烁是通过1s时钟信号和结果实现与运算的方法得到。仿真结果：任务二：方案一：case语句实现通过两级宏模块实现：1.顶层电路：2.交通灯倒计时A通道模块其中，DAOJISHI模块源程序为：module DAOJISHI( A,Reg);input 7:0A;output 7:0Reg;reg 7:0Reg; always(A,Reg) case(A) 8B01000101:Reg=8B01000100; 8B01000100:Reg=8B01000011; 8B01000011:Reg=8B01000010; 8B01000010:Reg=8B00100000; 8B0010000

7、0:Reg=8B00011001; 8B00011001:Reg=8B00011000; 8B00011000:Reg=8B00010111; 8B00010111:Reg=8B00010110; 8B00010110:Reg=8B00010101; 8B00010101:Reg=8B00010100; 8B00010100:Reg=8B00010011; 8B00010011:Reg=8B00010010; 8B00010010:Reg=8B00010001; 8B00010001:Reg=8B00010000; 8B00010000:Reg=8B00001001; 8B00001001:R

8、eg=8B00001000; 8B00001000:Reg=8B00000111; 8B00000111:Reg=8B00000110; 8B00000110:Reg=8B00000101; 8B00000101:Reg=8B00000100; 8B00000100:Reg=8B00000011; 8B00000011:Reg=8B00000010; 8B00000010:Reg=8B00000001; 8B00000001:Reg=8B11000100; 8B11000100:Reg=8B11000011; 8B11000011:Reg=8B11000010; 8B11000010:Reg=

9、8B11000001; 8B11000001:Reg=8B10100100; 8B10100100:Reg=8B10100011; 8B10100011:Reg=8B10100010; 8B10100010:Reg=8B10100001; 8B10100001:Reg=8B10100000; 8B10100000:Reg=8B10011001; 8B10011001:Reg=8B10011000; 8B10011000:Reg=8B10010111; 8B10010111:Reg=8B10010110; 8B10010110:Reg=8B10010101; 8B10010101:Reg=8B1

10、0010100; 8B10010100:Reg=8B10010011; 8B10010011:Reg=8B10010010; 8B10010010:Reg=8B10010001; 8B10010001:Reg=8B10010000; 8B10010000:Reg=8B10001001; 8B10001001:Reg=8B10001000; 8B10001000:Reg=8B10000111; 8B10000111:Reg=8B10000110; 8B10000110:Reg=8B10000101; 8B10000101:Reg=8B10000100; 8B10000100:Reg=8B1000

11、0011; 8B10000011:Reg=8B10000010; 8B10000010:Reg=8B10000001; 8B10000001:Reg=8B00100000; default Reg=8B01000101; endcase endmodule注：其中A7,A6位用来表示的交通灯的颜色，A5.0用来表示交通灯的倒计时显示数值B,作为系统的输出，其中A5,4输出十位数码管，A3.0输出个位数码管。A7A6交通灯00AG11AY10ARA5.0状态图为：1 41 1920 2324 1DFF8的电路图为：3.交通灯倒计时B通道模块原理图： DAOJISHIB源程序：module DAO

12、JISHIB( B,RegB);input 7:0B;output 7:0RegB;reg 7:0RegB; always(B,RegB) case(B) 8B01000101:RegB=8B01000100; 8B01000100:RegB=8B01000011; 8B01000011:RegB=8B01000010; 8B01000010:RegB=8B10100100; 8B10100100:RegB=8B10100011; 8B10100011:RegB=8B10100010; 8B10100010:RegB=8B10100001; 8B10100001:RegB=8B10100000

13、; 8B10100000:RegB=8B10011001; 8B10011001:RegB=8B10011000; 8B10011000:RegB=8B10010111; 8B10010111:RegB=8B10010110; 8B10010110:RegB=8B10010101; 8B10010101:RegB=8B10010100; 8B10010100:RegB=8B10010011; 8B10010011:RegB=8B10010010; 8B10010010:RegB=8B10010001; 8B10010001:RegB=8B10010000; 8B10010000:RegB=8B

14、10001001; 8B10001001:RegB=8B10001000; 8B10001000:RegB=8B10000111; 8B10000111:RegB=8B10000110; 8B10000110:RegB=8B10000101; 8B10000101:RegB=8B10000100; 8B10000100:RegB=8B10000011; 8B10000011:RegB=8B10000010; 8B10000010:RegB=8B10000001; 8B10000001:RegB=8B00100000; 8B00100000:RegB=8B00011001; 8B00011001

15、:RegB=8B00011000; 8B00011000:RegB=8B00010111; 8B00010111:RegB=8B00010110; 8B00010110:RegB=8B00010101; 8B00010101:RegB=8B00010100; 8B00010100:RegB=8B00010011; 8B00010011:RegB=8B00010010; 8B00010010:RegB=8B00010001; 8B00010001:RegB=8B00010000; 8B00010000:RegB=8B00001001; 8B00001001:RegB=8B00001000; 8B

16、00001000:RegB=8B00000111; 8B00000111:RegB=8B00000110; 8B00000110:RegB=8B00000101; 8B00000101:RegB=8B00000100; 8B00000100:RegB=8B00000011; 8B00000011:RegB=8B00000010; 8B00000010:RegB=8B00000001; 8B00000001:RegB=8B11000100; 8B11000100:RegB=8B11000011; 8B11000011:RegB=8B11000010; 8B11000010:RegB=8B11000001; 8B11000001:RegB=8B10100100; default RegB20=4,原理同A,从略。 3、实验结果分析 任务一中，按照要求实现了十字交叉路口A,B两个通道的交通灯控制显示。A通道绿灯持续亮20秒，然后黄灯闪烁4秒，然后红灯亮持续24秒。B通道红灯持续亮24秒，然后绿灯持续亮20秒，然后黄灯闪烁4秒。 任务二中，方案一中通过verilog组建倒计时宏模块的方法实现了A,B两个通道的交通灯倒计时显示功能，并在数电实验箱和CPLD板上得到实现。方案二采用74ls192逆序计数芯片实现。A通道倒计时显示：20141241B通道倒计时显示：24120141