EDA与FPGA课设：交通灯

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1、一、实验目的①学习较复杂的数字电路系统的设计②熟悉ispEXPERT软件的使用方法③学习用VHDL基本逻辑电路和状态机电路的综合设计应用。二、实验要求①主、支干道各设有一个绿、黄、红指示灯，两个显示数码管。 ②主干道处于常允许通行状态，而支干道有车来才允许通行。当主干道允许通行亮绿灯时，支干道亮红灯。而支干道允许通行亮绿灯时，主干道亮红灯。 ③当主、支道均有车时，两者交替允许通行，主干道每次放行45s，支干道每次放行25s，由亮绿灯变成亮红灯转换时，先亮5s的黄灯作为过渡，并进行减计时显示。三、设计方案①设置支干道有车开关SB。②系统中要求有45秒、25秒和5秒三种定时信号，需要设

2、计三种相应的计时显示电路。计时方法为倒计时。定时的起始信号由主控电路给出，定时时间结束的信号输入到主控电路。③主控制电路的输入信号一方面来自车辆检测，另一方面来自45秒、25秒、5秒的定时到信号；输出有计时启动信号（置计数起始值）和红绿灯驱动信号。四、实验原理实验有四个模块组成：显示模块，计数模块，控制模块，链接模块。①显示模块由两部分组成，一是由七段数码管组成的倒计时显示器，每个方向两个七段数码管；二是由发光二极管代替的交通灯，每个方向3个发光二极管。②每个方向有一组2位倒计时器模块，用以显示该方向交通灯剩余的点亮时间。③控制模块是交通灯的核心，主要控制交通灯按工作顺序自动变换，

3、同时控制倒计时模块工作，每当倒计时回零时，控制模块接收到一个计时信号，从而控制交通灯进入下一个工作状态。④链接模块将各个模块链接起来。实验交通灯状态转移如图1所示：模块结构五、主要仪器设备IspDesignEXPERT软件，FPGA配置存储芯片，硬件电路板。六、实验步骤①启动IspDesignEXPERT软件，并创立设计项目emma和选择器件ispLSI1016E。②在Source-New中，选择“VHDLModule”，然后选择OK。③在VHDL文本编辑器中输入源文件。④选择Tools-SynplicitySynplifySynthesis命令，对源文件进行编译、综合。⑤在项目管

4、理器的处理过程窗口中选择ConstraintManager选项，进行引脚锁定，根据实验板来进行引脚锁定。⑥插板，在Tools-ISDP中，搜索源文件和板，进行调试，观察板上结果。七、调试过程原理图编译：看到Done则说明通过。图1当前面打对勾时说明通过。引脚锁定图下载程序成功：功能仿真:时序仿真八、程序控制程序：JTDKZ LIBRARYIEEE; USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITYJTDKZIS PORT(CLK,SB,cnt,RST:INSTD_LOGIC; en,MR,MY,MG,BR,BY,BG:OUTSTD_LOGIC; din:outS

5、TD_LOGIC_vector(7downto0)); ENDENTITYJTDKZ; ARCHITECTUREARTOFJTDKZIS TYPESTATE_TYPEIS(A,B,C,D); SIGNALp_STATE,n_state:STATE_TYPE; BEGIN reg:PROCESS(CLK，rst)IS BEGIN ifrst='1'then p_STATE<=A; ELSIF(CLK'EVENTANDCLK='1')THEN p_STATE<=n_state; ENDIF; endprocessreg;com:PROCESS(sb,cnt,p_state) beg

6、in CASEp_STATEIS WHENA=>MR<='0';MY<='0';MG<='1'; BR<='1';BY<='0';BG<='0'; IF(SBANDcnt)='1'THEN n_STATE<=B; din<="00000101";EN<='0'; ELSE n_STATE<=A; din<="01000101";EN<='1'; ENDIF; WHENB=>MR<='0';MY<='1';MG<='0'; BR<='1';BY<='0';BG<='0'; IFcnt='1'THEN n_STATE<=C;din<="00100101";EN<='0'; ELSE n

7、_STATE<=B;din<="01000101";EN<='1'; ENDIF; WHENC=>MR<='1';MY<='0';MG<='0'; BR<='0';BY<='0';BG<='1'; IFcnt='1'THEN n_STATE<=D;din<="00000101";EN<='0'; ELSE n_STATE<=C;din<="01000101";EN<='1'; ENDIF; WHEND=>MR<='1';MY<='0';MG<='0'; BR<='0'