EDA技术应用教学课件作者龚江涛电子教案项目七交通灯控制器课件.ppt

一、项目描述 掌握有限状态机（Finited State Machine ）的原理。 了解交通灯控制系统的工作原理。 采用状态机的原理来设计交通灯控制系统。 一、项目描述 二、项目资讯 可编程逻辑器件概述 FPGA与CPLD MAX II器件介绍 PLD开发软件 有限状态机原理介绍 交通灯工作原理介绍 （前四项参见专题课件相应内容） 三、项目分析 三、项目分析 三、项目分析 三、项目分析 三、项目分析 三、项目分析 三、项目分析 三、项目分析 微机一台（Windows XP系统、安装好Quartus Ⅱ7.2等相关软件）； EDA学习开发板一块； USB电源线一条； USB下载线一条。 三、项目分析 三、项目分析 三、项目分析 三、项目分析 三、项目分析 四、项目实施 设计一个单方向交通灯控制系统； 设计指标： 1）控制红黄绿三盏灯交替工作，数码管显示倒计时时间； 2）绿灯时间为30秒(S0)，黄灯时间为3秒(S1) ，红灯时间为20秒(S2) ； 3）能通过按键复位； 四、项目实施 分频模块：对外部时钟信号进行分频得到1Hz信号； 系统控制模块：控制交通灯状态的转换，并输出相应控制信号； 显示模块：控制数码管及发光二极管； 四、项目实施 外部输入脉冲为12MHz，分频后输出信号为1Hz。（分频模块设计详见专题课件） 四、项目实施 系统控制模块由倒计时模块和状态机模块构成; 倒计时模块主要实现数码管倒计时信号的控制； 状态机模块主要实现交通灯各状态间的转换。 四、项目实施 四、项目实施 四、项目实施 四、项目实施 四、项目实施 四、项目实施 数码管采用静态显示模式，该模块功能即是将输入的8421BCD码转换为7段数码管控制信号。 四、项目实施 四、项目实施 四、项目实施 四、项目实施 四、项目实施 四、项目实施 四、项目实施 四、项目实施 四、项目实施 四、项目实施 四、项目实施 四、项目实施 四、项目实施 四、项目实施 四、项目实施 四、项目实施 四、项目实施 四、项目实施 四、项目实施 五、项目评价与总结提高 五、项目评价与总结提高 有限状态机是处理复杂时序逻辑电路的常用手段，通常可以分为米勒型和摩尔型状态机。 双向交通灯控制系统通常包括了4个状态，通过时序来控制状态的转换，输出包括三色交通灯和倒计时信号。 交通灯控制器顶层结构图 交通灯控制器管脚锁定 7SEG1_A 23 LEDS0 7SEG1_B 21 LEDS1 7SEG1_C 29 LEDS2 7SEG1_D 27 LEDS3 7SEG1_E 28 LEDS4 7SEG1_F 22 LEDS5 7SEG1_G 24 LEDS6 7SEG2_A 15 LEDM0 7SEG2_B 20 LEDM1 7SEG2_C 11 LEDM2 7SEG2_D 13 LEDM3 7SEG2_E 12 LEDM4 7SEG2_F 16 LEDM5 7SEG2_G 14 LEDM6 LED3 129 LAMP0 LED2 130 LAMP1 LED1 131 LAMP2 按键1 42 KEY 12M晶振输入 18 CLK 功能 管脚号 输入、输出端 依次代表绿、黄、红灯 对应两位数码管的十位 对应两位数码管的个位 系统控制模块的波形仿真 双向交通灯控制系统工作原理 交通灯通常有东、西、南、北四个方向，其中东西方向完全一致，南北方向也完全一致，因此只需两个控制器来控制； 每组交通灯共有红、黄、绿三盏灯和数码管组成，按绿灯→黄灯→红灯→绿灯顺序变化，并通过数码管显示倒计时时间； 交通灯控制系统可简单看作摩尔型状态机，可分为4种不同状态，详见下表； 表1 交通灯的4种状态 状 态 东 西 方 向 南 北 方 向 绿 黄 红 绿 黄 红 1 1 0 0 0 0 1 2 0 1 0 0 0 1 3 0 0 1 1 0 0 4 0 0 1 0 1 0 交通灯时间分配： 1）东西向绿灯时间30秒，黄灯3秒，红灯20秒； 2）南北向红灯时间33秒，黄灯3秒，绿灯17秒。 交通灯状态: 1）东西向绿灯（S0）； 2）东西向黄灯（S1）； 3）南北向绿灯（S2）； 4）南北向黄灯（S3）。 LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.AL