試驗：交通燈設計壹、設計任務及規定：設計任務：模擬拾字路口交通信號燈的工作過程，運用試驗板上的兩組紅、黃、綠LED作為交通信號燈，設計壹種交通信號燈控制器。規定：交通燈從綠變紅時，有4秒黃燈亮的間隔時間；交通燈紅變綠是直接進行的，沒有間隔時間；主干道上的綠燈時間為40秒，支干道的綠燈時間為20秒；在任意時間，顯示每個狀態到該狀態結束所需的時間。支干道主干道圖1路口交通管理示意圖ABC主干道交通燈綠（25秒）黃（5秒）紅（30秒）支干道交通燈紅（30秒）黃（5秒）綠（25秒）表1交通信號燈的4種狀態設計規定：采用VHDL語言編寫程序，并在QuartusII工具平臺中進行仿真，下載到EDA試驗箱進行驗證。編寫設計匯報，規定包括方案選擇、程序清單、調試過程及測試成果。二、設計原理1、設計目的：學習DEA開發軟件和Quartus=2\*ROMANII的使用措施，熟悉可編程邏輯器件的使用。通過制作來理解交通燈控制系統，交通燈控制系統重要是實現都市拾字交叉路口紅綠燈的控制2、設計闡明（1）第壹模塊：clk時鐘秒脈沖發生電路在紅綠燈交通信號系統中，大多數狀況是通過自動控制的方式指揮交通的。因此為了防止意外事件的發生，電路必須給壹種穩定的時鐘（clock）才能讓系統正常運作。模塊闡明：系統輸入信號：Clk:由外接信號發生器提供256的時鐘信號；系統輸出信號：full：產生每秒壹種脈沖的信號；（2）第二模塊：計數秒數選擇電路計數電路最重要的功能就是記數負責顯示倒數的計數值，對下壹種模塊提供狀態轉換信號。模塊闡明：系統輸入：full:接受由clk電路的提供的1HZ的時鐘脈沖信號；系統輸出信號：tm：產生顯示電路狀態轉換信號tl：倒計數值秒數個位變化控制信號th：倒計數值秒數拾位變化控制信號（3）第三模塊：紅綠燈狀態轉換電路本電路負責紅綠燈的轉換。模塊闡明：系統輸入信號：full:接受由clk電路的提供的1hz的時鐘脈沖信號；tm:接受計數秒數選擇電路狀態轉換信號；系統輸出信號：comb_out:負責紅綠燈的狀態顯示。（4）第四模塊：時間顯示電路本電路負責紅綠燈的計數時間的顯示。模塊闡明：系統輸入信號：tl：倒計數值秒數個位變化控制信號；th：倒計數值秒數拾位變化控制信號；系統輸出信號：led7s1:負責紅綠燈的顯示秒數個位。led7s2：負責紅綠燈的顯示秒數拾位。設計方案定期時間到檢測電路定期時間到檢測電路計時器預置數產生電路狀態發生器（兩位二進制計數器）計時器預置數產生電路狀態發生器（兩位二進制計數器）時間顯示數據輸出紅黃綠燈輸出紅黃綠燈輸出控制電路（RYG）紅黃綠燈信號輸出1秒時鐘脈沖信號發生器1秒時鐘脈沖信號發生器圖2交通信號燈控制器的原理框圖采用VHDL語言輸入的方式實現交通信號燈控制器秒脈沖信號發生器（進程P1和P2）狀態寄存器秒脈沖信號發生器（進程P1和P2）狀態寄存器（進程P6）計數器（進程P3、P4和P5）時間顯示數據輸出次態發生器次態發生器信號燈輸出信號（進程P7）信號燈輸出圖3交通信號燈控制器程序原理框圖該程序由7個進程構成，進程P1和P2將CLK信號分頻後產生1秒信號，進程P3、P4、P5構成兩個帶有預置數功能的拾進制計數器，其中P4產生容許拾位計數器計數的控制信號。進程P6實現實狀況態轉換和產生狀態轉換的控制信號，進程P7產生次態信號和信號燈輸出信號，以及每壹種狀態的時間值。四、程序清單：LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITYtrafficISPORT(clk:instd_logic;led7s1:outstd_logic_vector(6downto0);led7s2:outstd_logic_vector(6downto0);comb_out:outstd_logic_vector(5downto0));END;ARCHITECTUREoneOFtrafficISTYPEdmIS(s0,s1,s2,s3);SIgnalcurrent_state,next_state:dm;SIGNALFULL:STD_LOGIC;SIGNALtl:STD_LOGIC_VECTOR(6DOWNTO0);SIGNALth:STD_LOGIC_VECTOR(1DOWNTO0);SIGNALtm:STD_LOGIC_VECTOR(6DOWNTO0);SIGNALTIME:STD_LOGIC_VECTOR(6DOWNTO0);BEGINP_REG:PROCESS(CLK)VARIABLECNT8:STD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0);BEGINIFCLK'EVENTANDCLK='1'THENIFCNT8="11111111"THENCNT8:="01111111";FULL<='1';ELSECNT8:=CNT8+1;FULL<='0';ENDIF;ENDIF;ENDPROCESSP_REG;PROCESS(full)BEGINIFfull'EVENTANDfull='1'THENIFTIME<"1000011"THENTIME<=TIME+1;ELSeTIME<="0000000";ENDIF;ENDIF;ENDPROCESS;REG:process(full,current_state)BEGINIFfull='1'ANDfull'EVENTTHENcurrent_state<=next_state;ENDIF;ENDprocess;COM:process(current_state,time)begincasecurrent_stateiswhens0=>comb_out<="001100";tm<=39-time;iftime=39thennext_state<=s1;elsenext_state<=s0;endif;whens1=>comb_out<="010100";tm<=43-time;iftime=43thennext_state<=s2;elsenext_state<=s1;endif;whens2=>comb_out<="100010";tm<=63-time;iftime=63thennext_state<=s3;elsenext_state<=s2;endif;whens3=>comb_out<="100001";tm<=67-time;iftime=67thennext_state<=s0;elsenext_state<=s3;endif;endcase;endprocess;PROCESS(tm)BEGINIFtm>=30THENth<="11";tl<=tm-30;ELSIFtm>=20THENth<="10";tl<=tm-20;ELSIFtm>=10THENth<="01";tl<=tm-10;ELSEth<="00";tl<=tm;ENDIF;ENDPROCESS;process(th,tl)begincasethiswhen"00"=>led7s1<="0111111";when"01"=>led7s1<="0000110";when"10"=>led7s1<="1011011";when"11"=>led7s1<="1001111";whenothers=>null;endcase;casetliswhen"0000000"=>led7s2<="0111111";when"0000001"=>led7s2<="0000110";when"0000010"=>led7s2<="1011011";when"0000011"=>led7s2<="1001111";when"0000100"=>led7s2<="1100110";when"0000101"=>led7s2<="1101101";when"0000110"=>led7s2<="1111101";when"0000111"=>led7s2<="0000111";when"0001000"=>led7s2<="1111111";when"0001001"=>led7s2<="1101111";whenothers=>null;endcase;endprocess;end;五、電路及波形圖1.波形圖2．引腳設置選擇的器件為cyclone系列的EP1C3T144芯片，引腳鎖定措施如下圖所示。將未使用的管腳設置為三態輸入（壹定要設置，否則也許會損壞芯片）。本試驗只能用采用模式6下載調試，壹切正常六、硬件測試及闡明用試驗板上的6個LED作為交通信號燈，設計壹種交通信號燈控制器。交通燈從綠變紅時，有5秒黃燈亮的間隔時間；交通燈紅變綠是直接進行的，沒有間隔時間；3、紅燈時間為30秒。綠燈時間為25秒。黃燈時間為5秒。七、試驗心得體會通過這次課程設計，我深入加深了對數字系統設計