《计算机EDA设计》实验教程实验五交通红绿灯控制器.ppt

* * 分别画出工作状态控制器和红绿灯信号生成器的状态转移图，操作规则实现电路的程序流程图 采用方案一或方案二（有余力的同学也可以两种方案都采用），按实验要求给出的功能要求设计交通红绿灯控制器。 实验内容 * * 仿真 使输入信号均无效，仿真至少一个循环周期的正常运行状态。观察状态机state[1..0]以及输出信号f1s、f2s、s1[2..0]和s2[2..0]的变化。将仿真结果保存为trgl_top(normal).vwf。 正常运行时的仿真参考波形一： * * 正常运行时的仿真参考波形二（210秒为一周期）： * * 在不同的时段给定不同的输入信号，在每种情况下观察状态机state[1..0]以及输出信号f1s、f2s、s1[2..0]和s2[2..0]的变化. * * 设计下载用顶层文件 仿真完全正确后，在原设计基础上增加时钟分频模块，将输入时钟fclk = 50MHz分频为f = 1Hz，即T = 1s，形成下载用顶层文件（可以为图形设计文件或.v文本设计文件）。对下载用顶层文件进行全编译。 * * 引脚锁定 本实验采用模式3——所有按键为琴键式按键，即当按下键时，输出为高电平；当松开键时，输出为低电平。可通过按下键的时间的长短来控制正脉冲的宽度。 clk：系统时钟信号，50MHz，接FPGA引脚Pin28。注意应将下图中的J6插到Clock0的位置，并将实验箱右下角“时钟频率选择”区域Clock0的时钟选择跳线接到50MHz的位置。 * * 编程下载 利用GW48-SOPC+开发系统实现设计的编程下载。编程器件为EP1C12Q240C8。使用开发系统上的晶振提供的全局时钟信号（fclk = 50MHz）（Pin28），用琴键式按钮开关键1、键2和键3（均为高有效）实现人工控制放行A方向和B方向、复位功能，用8个发光二极管（高有效）D1~D8，分别显示输出信号s1[2..0]、s2[2..0]、f1s和f2s。 * * 在线校验 下载后，仔细观察：红绿灯应按设定的时间规律自动切换，D1~D8八个LED分别对应的是：A方向的红黄绿，B方向的红黄绿，A方向的放行状态，B方向的放行状态。 然后按下键1，表示欲人工放行A方向，则相应LED有显示；同时两个方向的红绿灯按正常运行规律自动切换，当运行到放行A方向时，则保持放行该方向。 再按下键2，表示欲人工放行B方向，则相应LED有显示；同时两个方向的红绿灯按正常运行规律自动切换，当运行到放行B方向时，则保持放行该方向。 再按下键3，表示清除人工方向的控制，则交通灯开始自动转换红黄绿灯的状态。 * * 给出红绿灯信号生成器和工作状态控制器的状态转移图，以及操作规则实现电路的程序流程图。 给出控制器逻辑模型的仿真波形的截图，并根据仿真结果详细分析交通红绿灯控制器的工作过程。 思考：当正值A方向红灯亮，B方向红灯与黄灯均亮时，若按下A方向放行按钮，是否允许立刻变为A方向绿灯亮，B方向红灯亮？如果控制器这样设计，实际可能会发生什么情况？正确的设计应是怎样？ 想一想：当正值A方向绿灯亮，B方向红灯亮时，若又按下了A方向放行按钮，为什么是当计时器计到49时，才暂停计数，使计数值保持为49；而不是使计时器计到30时，就暂停计数，使计数值保持为30？如果这样设计，会有什么缺陷？ 在设计中遇到了哪些问题，是如何解决的？ 想一想：本实验还可以扩展哪些功能？ 实验报告 * * 《计算机EDA设计》实验教程 实验五 交通红绿灯控制器 * * 内容概要 实验目的 实验要求 实验原理 实验方案 实验内容 实验报告 * * 了解交通红绿灯控制器的工作原理。 掌握建立状态机的逻辑模型的方法。 掌握状态机的实现和多个状态机的组合使用方法 实验目的 * * 假定十字路口马路的A方向和B方向各有一组红、黄、绿三个灯组成的交通灯，要求设计一个交通红绿灯控制器，实现对这两组交通灯的管理。正常时，交替放行十字交叉路的两个方向，放行时间相等；交通堵塞时，由交通警察人工控制某方向的放行时间，以便按照交通负荷疏导阻塞车辆。 具体功能要求如下 ： 实验要求 * * 在正常运行状态下，两组交通灯按以下规律自动进行转换，在不同时刻分别放行不同方向上的车辆： （绿，红）50s?（黄绿，红）5s?（黄，红）20s?（红黄，红）20s?（红，黄）10s ?（红，绿）50s?（红，黄绿）5s?（红，黄）20s?（红，红黄）20s?（黄，红）10s ?（绿，红）50s?…… * * 人工放行：若某一方向发生交通阻塞，则交通警察按下该方向的放行按钮来人工控制放行该方向，则红绿灯自动将相应方向的道路放行，此后不会自动放行另一个方向的道路，直到疏通后，按“恢复到正常状态”按钮，重新进