1、基于VHDL語言的交通燈設計實驗報告 班級： 姓名： 學號：交通燈設計一、 實驗要求及原理：1.設計一個交通燈控制器，模擬十字路口的紅黃綠交通燈的變化情況，具體要求如下：（1）用兩組發光管表示2個方向的紅、黃、綠燈， 設兩個方向的流量相當。主、干道各設有一個紅、黃、綠指示燈。（2）當主干道通行亮綠燈時，支干道亮紅燈。當支干道通行亮綠燈時，主干道亮紅燈。（3）在每次由綠燈變成亮紅燈的轉換過程中，要亮5秒的黃燈作為過渡。（4）能實現十字路口東西、南北方向的紅、黃、綠的指示狀態。2.原理：（1）、交通燈控制器是由時基發生電路的時鐘信號模塊（控制模塊）以及紅、黃、綠指示燈顯示模塊（受控模塊）兩個模塊組

2、成。其中時鐘信號模塊的輸入信號有時鐘脈沖信號CLK和清零信號CLR。當上升沿到來時開始清零并計數。 （2）、該實驗無論是東西方向還是南北方向，都是一個減法計數器。只不過計數時還要判斷紅綠燈亮滅情況，再設置計數器的模值。交通燈工作時狀態將在4個狀態間循環跳變，設S為特殊狀態的傳感信號。整個交通燈則完全按照減計數器原理進行工作。（3）、實現總體清零功能。按下后系統實現總體清零，計數器由初始狀態計數，對應狀態的指示燈亮。定時模塊的輸入輸出模塊圖定時模塊的輸入輸出端口圖如下3、紅、黃、綠指示燈顯示模塊，圖中設南北向的紅、黃、綠燈分別為rf，yf，gf，東西方向的紅、黃、綠燈分別rm，ym，gm。它們的

3、工作方式有些是并行進行的，南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮；南北方向黃燈亮，東西方向紅燈亮； 南北方向紅燈亮，東西方向綠燈亮；南北方向紅燈亮，東西方向黃燈亮。交通信號燈控制器應滿足兩個方向的工作時序，即東西方向亮紅燈的時間應該等于南北方向亮黃、綠燈時間之和，南北方向亮紅燈的時間應該等于東西方向亮黃、綠燈時間之和。 其輸入輸出模塊圖如下：信號燈受一個時鐘脈沖控制，當時鐘脈沖到來時，信號燈系統開始工作，先南北紅燈亮，東西綠燈亮。南北紅燈亮維持25秒，在南北紅燈亮的同時東西綠燈也亮，并維持15秒。時間到時，在東西綠燈熄滅時，東西黃燈亮，并維持10秒。到10秒時，東西黃燈熄滅，東西紅燈亮，同時，南北紅燈

4、熄滅，綠燈亮。東西紅燈亮維持25秒。南北綠燈亮維持15秒，時間到時熄滅。同時南北黃燈亮，維持10秒后熄滅，這時南北紅燈亮，東西綠燈亮。周而復始。引腳設置（管腳分配）：信號名 對應器件名稱 管腳號ck 石英晶振 183cr 開關S1 75i 開關S2 74j 開關S3 73rm 發光二級管（紅） 87.86gm 發光二級管（綠） 87.89ym 發光二級管（黃） 85.83五. 實驗總結：（1） 交通燈從綠變紅時，有4秒黃燈亮的間隔時間。（2） 紅變綠時直接進行的，沒有間隔時間。（3） 主干道上的綠燈時間為40秒，支干道的綠燈時間為20秒。（4） 在任意時間，顯示每個狀態到該狀態結束所需的時間。

5、（5） 通過這次試驗，我能夠熟練地運用VHDL語言來設計一些集成電子模塊，并且對EDA知識更進一步的了解和掌握。 1.儀器儀表的發展共分為幾代？每一代分別是什么？ 2.智能儀器的定義、分類、基本結構。 3.智能儀器的特點 4.數據采集系統的定義、組成 5.開關量輸入通道框圖、脈沖信號輸入通道框圖。 6.開關量預處理電路基本功能 7.脈沖信號的主要測量方法？各自的工作原理 8.單通道數據采集系統框圖，各組成部分的作用。 9.傳感器按輸出信號類型可以分為哪四種？ 10.儀用放大器的原理圖、輸入輸出關系式、適用場合，集成儀用放大器芯片型號（三種）。 11.低通濾波器的作用是什么？ 12.什么是MUX

6、?什么時候要用MUX? 13.什么是SHA?什么時候要用SHA？ 14.AD轉換器按工作原理可以分為哪幾類？ 15.AD轉換器性能指標中的分辨率、量程、量化誤差 16. ADC0832、AD574A、ICL7135與51單片機的連接電路、軟件編程。 17.多路同步數據采集系統框圖、低頻信號數據采集系統框圖、共享放大器的多路數據采集系統框圖。 18.什么是開關量？一個低功率負載的驅動電路？多個低功率負載的驅動電路？ 19.固態繼電器的應用領域、繼電器與單片機的接口電路 20.采用固態繼電器的直流電機接口電路。 21.開環脈沖寬度調速系統框圖。 各部分的作用、第一、二部分的實現方法。 22.電機平

7、均速度與占空比的關系。 23.雙向控制電機有哪幾種工作狀態？對應的控制代碼分為是？ 24.步進電機的應用領域、特點 25.步進電機步距角計算 26.單片機控制步進電機的原理框圖 27.步進電機脈沖控制序列的實現方法。 28.三相步進電機有哪幾種工作方式、控制模型？每一種工作方式下正轉和反轉的通電順序？ 29.三相步進電機與單片機的接口電路 30.步進電機步數的確定方法、速度的確定方法、如何實現變速控制？ 31.PWM的定義、作用，如何用軟件方法輸出PWM控制信號？PWM信號的輸出接口電路。 32.D/A轉換器的作用、性能指標中的分辨率。 33.DA轉換器的輸出方式有哪幾種？DAC0832有哪三

8、種工作方式？ DAC0832單極性輸出電路、雙極性輸出電路、單緩沖工作方式的電路。 34.DAC0832輸出三角波、鋸齒波、正炫波、余炫波、電壓信號的軟件程序。 35.人機界面接口設備有哪些？ 36.獨立式鍵盤、矩陣式鍵盤的電路、消除按鍵抖動的實現方法、判斷是否有鍵按下的軟件實現方法有哪幾種？ 37.LED數碼管有哪兩種顯示方法？有什么不同？各自的顯示電路、靜態顯示的軟件編程。 38.LCD顯示器有哪幾種類型？字符點陣式LCD的電路和軟件編程。 39.鍵盤操作的主要步驟？ 1.儀器儀表的發展共分為幾代？每一代分別是什么？ 2.智能儀器的定義、分類、基本結構。 3.智能儀器的特點 4.數據采集系

9、統的定義、組成 5.開關量輸入通道框圖、脈沖信號輸入通道框圖。 6.開關量預處理電路基本功能 7.脈沖信號的主要測量方法？各自的工作原理 8.單通道數據采集系統框圖，各組成部分的作用。 9.傳感器按輸出信號類型可以分為哪四種？ 10.儀用放大器的原理圖、輸入輸出關系式、適用場合，集成儀用放大器芯片型號（三種）。 11.低通濾波器的作用是什么？ 12.什么是MUX?什么時候要用MUX? 13.什么是SHA?什么時候要用SHA？ 14.AD轉換器按工作原理可以分為哪幾類？ 15.AD轉換器性能指標中的分辨率、量程、量化誤差。 16. ADC0832、AD574A、ICL7135與51單片機的連接電

10、路、軟件編程。 17.多路同步數據采集系統框圖、低頻信號數據采集系統框圖、共享放大器的多路數據采集系統框圖。 18.什么是開關量？一個低功率負載的驅動電路？多個低功率負載的驅動電路？ 19.固態繼電器的應用領域、繼電器與單片機的接口電路 20.采用固態繼電器的直流電機接口電路。 21.開環脈沖寬度調速系統框圖。 各部分的作用、第一、二部分的實現方法。 22.電機平均速度與占空比的關系。 23.雙向控制電機有哪幾種工作狀態？對應的控制代碼分為是？ 24.步進電機的應用領域、特點 25.步進電機步距角計算 26.單片機控制步進電機的原理框圖 27.步進電機脈沖控制序列的實現方法。 28.三相步進電

11、機有哪幾種工作方式、控制模型？每一種工作方式下正轉和反轉的通電順序？ 29.三相步進電機與單片機的接口電路 30.步進電機步數的確定方法、速度的確定方法、如何實現變速控制？ 31.PWM的定義、作用，如何用軟件方法輸出PWM控制信號？PWM信號的輸出接口電路。 32.D/A轉換器的作用、性能指標中的分辨率。 33.DA轉換器的輸出方式有哪幾種？DAC0832有哪三種工作方式？ DAC0832單極性輸出電路、雙極性輸出電路、單緩沖工作方式的電路。 34.DAC0832輸出三角波、鋸齒波、正炫波、余炫波、電壓信號的軟件程序。 35.人機界面接口設備有哪些？ 36.獨立式鍵盤、矩陣式鍵盤的電路、消除按鍵抖動的實現方法、判斷是否有鍵按下的軟件實現方法有哪幾種？ 37.LED數碼管有哪兩種顯示方法？有什么不同？各自的顯示電路、靜態顯示的軟件編程。 38.LCD顯示器有哪幾種類型？字符點陣式LCD的電路和軟件編程。 39.鍵盤操作的主要步驟？ 40.硬件故障自檢的定義、自檢方式、自檢的內容 41.標度變換的定義、公式、例題 42.帶有傳感器的智能儀器的結構框圖 43.實現