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1、·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：杨秀芝实验八交通灯控制电路的设计一、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：1、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
2、西方向红灯亮；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。南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮(5t)南北方向黄灯亮，东西方向红灯亮(1t)南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮(5t)南北方向红灯亮，东西方向黄灯亮(1t)图1交通灯顺序工作流程图2、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3
3、6秒。其中红灯亮的时间为绿灯、黄灯亮的时间之和。123456789101112123456NSGNSYNSREWREWGEWYt5t6tt图2交通灯时序工作流程图3、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，置显示器为某值，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，
4、而南北方向的绿灯亮；同时，东西方向的红灯亮，并置东西方向的数显为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件和各模块电路的设计。3、用QuartusII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QuartusII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：clk:clk143clk1start:PIO2330SW
5、1NSGPIO1929LED12NSYPIO2028LED11NSRPIO2127LED10EWGPIO22LED3EWYPIO12LED2EWRLED15、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：A(6):PIO611SEGgA(5):PIO510SEGf
6、A(4):PIO49SEGeA(3):PIO38SEGdA(2):PIO27SEGcA(1):PIO16SEGbA(0):PIO05SEGa*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？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_logic_1164.all;useieee.std_logic_unsigned.all;e
7、ntitytrafficisport(clk,start:instd_logic;NSG,NSY,NSR,EWG,EWY,EWR:outstd_logic;ledNS,ledEW:outstd_logic_vector(7downto0));end;architecturebehavoftrafficiscomponentNSEWport(clk,start:instd_logic;NSG,NSY,NSR,EWG,EWY,EWR:outstd_logic);endcomponent;componentled7
8、sport(clock,start:instd_logic;ledns,ledew:outstd_logic_vector(7downto0));endcomponent;signalclk0,clk1,clk2,clknsr,clkewr:std_logic;beginu1:NSEWportmap(clk=>clk,start=>start,NSG=>NSG,NSY=>NSY,NSR=>NSR,E
