福大EDA交通灯控制电路的设计(新实验箱).doc
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可编程逻辑设计实验
学号：111201006
姓名：方毓韬
2014.11.11
实验五 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：
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。
图1 交通灯顺序工作流程图
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36秒。其中红灯亮的时间为绿灯、黄灯亮的时间之和。
图2 交通灯时序工作流程图
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，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：
信号 旧试验箱 新试验箱NO.5 管脚号 连接的器件 管脚号 连接的器件 Clk1 43 Clk1(1HZ) 153 CLK2(1Hz) start 30 SW1 233 SW1 NSG 29 LED12 12 LED8 NSY 28 LED11 8 LED7 NSR 27 LED10 7 LED6 EWG 18 LED3 3 LED3 EWY 17 LED2 2 LED2 EWR 16 LED1 1 LED1 数字显示所需管脚参考实验六。
5、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。
8、再次将设计下载到实验电路上进行硬件测试。
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？
答： 还可以用进程语句实现，用一个十二进制的计数器作为控制模块，则EWR、EWG、EWY、NSR、NSG、NSY在计数器不同输出的时候有相应的输出。
2、如果增加夜间显示（即全部黄灯闪烁），电路该怎样设计？
答： 把黄灯输出信号EWY、NSY作为使能端，接到一个锁存器上，锁存器的输入时一个频率较高的信号，输出接黄色LED。当EWY、NSY=1时，黄灯闪烁。
五、实验总结：
这个实验呢，总体来说是最难的一个。在学习EDA时间上较短而上的问题也造成了不少麻烦造就了困难。推敲中得以完成。总而言之这次试验程度上了我的能力受益：程序
module traffic (clk,EN,ACOUNT1,ACOUNT2,BCOUNT1,BCOUNT2,LAMPA,LAMPB);
input EN,clk;
output[3:0] ACOUNT1,ACOUNT2,BCOUNT1,BCOUNT2;
output[2:0] LAMPA,LAMPB;
reg[3:0] ar1,ar2,ag1,ag2,ay1,ay2,br1,br2,bg1,bg2,by1,by2;
reg[3:0] numa1,numa2,numb1,numb2;
reg tempa,tempb;
reg[1:0] counta,countb;
reg[2:0] LAMPA,LAMPB;
always @ (EN)
if(!EN)
begin//预置数部分
ar1=4d8;
ar2=4d1;
ag1=4d5;
ag2=4d1;
ay1=4d3;
ay2=
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