楼梯灯控制器--eda

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1、电子课程设计——楼梯灯控制器学院：电子信息工程学院专业：电子信息工程学号:200915020123班级：电子091501姓名：武康指导老师：曹俊琴2011年12月17楼梯灯控制器一、设计任务与要求用一个按钮控制，当按一次按钮时，楼梯灯亮4分钟后自动熄灭；当连续按两次按钮时，灯常亮不灭；无论是定时状态，还是灯常亮状态，只要按下按钮的时间超过2秒时灯熄灭。KEY=1表示按钮按下，KEY=0表示按钮跳起；TD2=1表示2秒时间到。TD240=1表示240秒时间到；S_T2=1表示启动2秒定时器。S_T240=1表示启动240秒定时器。LMP=1表示

2、灯亮。扩展功能：数码管显示4分钟倒计时，这样在演示时既验证了控制器的功能，在实际应用中，又提醒了人注意熄灯时间，方便使用。二、总体框图数码管状态机datatdt预置数计时器tdtdTd2s预置数减法计数器方案一：很明显按照要求可以用计数器完成初步功能，QuartusII正好提供了一些计数器，如74LS160,74LS190等。但是，按键很难控制计数器开始工作，并且，也无法满足按第二次按键让灯常亮的要求。方案二：17可以自己写程序设计满足要求的计数器，再连接一些与非门控制等的亮灭，并且控制2秒的计数器使灯常亮。但是，灯的控制和2秒计时器的控制混

3、在了一起不易实现全局要求。方案三：将题目的几个要求看成是几个状态，运用状态机控制每一个状态，状态机再与可预置数计时器级联，时间到，计时器给状态机一个信号，使状态机恢复到初始状态。这一方案也解决了上述两个方案中计数器是循环计数的缺陷，循环计数说明状态也是循环下去，不能自动停止。故，选择此方案，原理框图如上图所示。三、选择器件由于QuartusII提供的那些器件都无法满足课题要求，故设计课题时并没有全部用到QuartusII提供的器件，只是用到了一个非门74LS04。逻辑框图：内部原理图：逻辑功能：当输入为1时，输出为0；当输入为0时，输出为1；

4、四、功能模块模块一：状态机(state1)(说明：由于试验箱中的LED灯给低电平时灯亮，故以下程序、时序仿真图中，灯【deng】低电平表示灯亮)状态机的原理图如下图：功能分析：图中K表示按键，按键按一下灯亮，在4分钟内按第二下，灯常亮不灭。clk接1HZ的脉冲，rst与后边的4分钟预置数倒计时模块的t连接，倒计时时间到给状态机一个信号，使灯熄灭。输出t控制4分钟预置数倒计时模块是否开始计时，t=1，开始计时。Deng接LED灯。初始状态：灯灭deng=1，控制计数模块t=0；状态一：若按一下按键，进入状态一，灯亮deng=0；t=1，计数器开

5、始工作；data=240.状态二：若在4分钟内再按一下按键，进入常亮状态，deng=0；t=0.状态机程序：LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITYstateis17port(k,clk,rst:instd_logic;deng,t:outstd_logic;data:outstd_logic_vector(7downto0));ENDstate;ARCHITECTUREfunOFstateisTYPEstatesis(s0,s1,

6、s2);SIGNALat_now,at_next:states;BEGINREG:process(clk,rst)beginifrst='1'thenat_now<=s0;elsifclk'eventandclk='1'thenat_now<=at_next;endif;endprocess;COM:PROCESS(rst,k,at_now)begincaseat_nowiswhens0=>data<="00000000";deng<='1';t<='0';ifk='1'thenat_next<=s1;elseat_next<=s0;endi

7、f;whens1=>data<="11110000";deng<='0';t<='1';ifk='1'thenat_next<=s2;elseat_next<=s1;endif;whens2=>data<="10000000";deng<='0';t<='0';ifk='0'thenat_next<=s2;elseat_next<=s0;endif;whenothers=>deng<='1';data<="00000000";t<='0';at_next<=s0;endcase;endprocess;endfun;时序仿真如下图：时序分析：按

8、键按一下灯亮，然后t=1，开始倒计时，在4分钟内按第二下，灯常亮不灭。计时时间到，rst=1，灯灭。模块二：预置数倒计时计时器预置数倒计时计时器的原理图如下图：17