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1、实验八交通灯控制电路的设计可编程逻辑设计——实验八报告学院：物理与信息工程学院专业：通信工程年级：2007级班级：二班学号：110700221姓名：林明明指导老师：杨秀芝一、实验目的：进一步学习复杂数字电路的设计方法，提高利用硬件描述语言进行电路设计的技巧和熟练程度。二、实验要求及原理：满足图1顺序工作流程。图中设南北方向的红、黄、绿灯分别为NSR、NSY、NSG，东西方向的红、黄、绿灯分别为EWR、EWY、EWG。它们的工作方式有些必须是并行进行的，即南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮；南北方向黄灯亮，东西方
2、向红灯亮；南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮；南北方向红灯亮，东西方向黄红灯亮。图1交通灯顺序工作流程图应满足两个方向的工作时序：即东西方向亮红灯时间应等于南北方向亮黄、绿灯时间之和，南北方向亮红灯时间应等于东西方向亮黄、绿灯时间之和。时序流程图2所示。图2中，假设每个单位时间为3秒，则南北、东西方向绿、黄、红灯亮时间分别15秒、3秒、18秒，一次循环为36秒。其中红灯亮的时间为绿灯、黄灯亮的时间之和。图2交通灯时序工作流程图十字路口要有数字显示，作为时间提示，以便人们更直观地把握时间。具体为：当某方向红灯亮时
3、，置敁示器为某值，然后以每秒减1计数方式方式工作，直至减到数为“0”，十字路口红、绿灯交换，一次工作循环结束，进入下一步某方向地工作循环。例如：当南北方向从黄灯转换成红灯时，置南北方向数字显示为24,并使数显计数器开始减“1”计数，当减到“0”，时，此时红灯灭，而南北方向的绿灯亮；同时，东西方向的红灯亮，并置东西方向的数敁为24。三、实验内容：1、根据实验要求及原理1、2画出交通指示灯控制电路原理框图。提示：两个方向的控制电路可以共用一个24进制计数器实现。2、用VHDL硬件描述语言层次化设计方法进行顶层文
4、件和各模块电路的设计。3、用Quartusll对设计进行编译、综合、仿真，给出仿真波形和时序分析数据（不包括数码显示部分）。4、通过Quartusll集成环境，将设计下载到实验电路上进行硬件测试管脚锁定:start:PIO2330SW1NSGPI01929LED12NSYPIO2028LED11NSRPI02127LED10EWGPIO22LED3EWYPI012LED2EWRLED1elk:clkl43clkl5、画出完整的交通灯控制电路原理框图（含数码显示部分）。6、修改上述内容2的设计，增加数码显示部
5、分。注意：两方向的计数要求分别显示在数码管1、2和数码管7、8上。7、用MAX_plUSII对设计进行编译、综合、仿真，给出仿真波形和时序分析数据。8、再次将设计下载到实验电路上进行硬件测试。新增管脚锁定：A⑹：PIO611SEGgA(5):PIO510SEGfA⑷：PIO49SEGeA(3):PIO38SEGdA(2):PIO27SEGcAU):PIO16SEGbA(0):PIOO5SEGa*S(2):80*S(1):79*S(0):78四、思考题：1、控制电路除用有限状态机实现外，还可以采用什么方法实现
6、?2、如果增加夜间显示(即全部黄灯闪烁)，电路该怎样设计？实验结果：交通灯控制电路原理框图：顶层电路的VHDL描述：libraryieee;useieee.std」ogic__1164.all;useieee.std_logic_unsigned.all;entitytrafficisport(clk?start:instdjogic;NSG,NSY,NSR,EWG,EWY,EWR:outstdjogic;ledNS,ledEW:outstd」ogic一vector(7downto0))；end;archi
7、tecturebehavoftrafficiscomponentNSEWport(clk,start:instdjogic;NSG,NSY?NSR,EWG,EWY,EWR:outstdjogic);endcomponent;componentIed7sport(clock,start:instd一logic;ledns,ledew:outstd」ogic_vector(7downto0));endcomponent;signalclk0,clkl,clk2,clknsr,clkewr:stdjogic;be
8、ginul:NSEWportmap(clk=>clk,start=>start,NSG=>；NSG/NSY=>NSY,NSR=>；NSR,EWG=>EWG,EWY=>EWY?EWR=>EWR);u2:led7sportmap(clock=>clk,start=>start,ledns=>ledNS,ledew=>ledEW);end;各模块电路的
