EDA課程設(shè)計報告交通燈控制系統(tǒng)

一、課程設(shè)計目的和要求 目的：駕馭基于FPGA的困難數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計和驗證方法。提高學生困難數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計實力。要求：運用試驗箱為W48-PK2SOPC試驗開發(fā)系統(tǒng)，核心器件為Alatera公司的EP1C6Q240C8芯片，開發(fā)軟件為Quartus4.0.本試驗環(huán)節(jié)要求學生以FPGA器件為目標器件，設(shè)計典型的數(shù)字系統(tǒng)，如：A/D、D/A接口；電子密碼鎖，交通燈限制系統(tǒng)，數(shù)字表等困難硬件電路，完成設(shè)計綜合、仿真和硬件測試，并寫試驗報告。二、設(shè)計方案工作原理：本次設(shè)計是針對十字路口，進行南北和東西直行狀況下交通燈限制。設(shè)定東西方向為主干道方向，依據(jù)交通燈的亮的規(guī)則，在初始狀態(tài)下四個方向的都為紅燈亮啟，進入正常工作狀態(tài)后，當主干道上綠燈亮時，支干道上紅燈亮，持續(xù)40S后，主干道和支干道上的黃燈都亮啟，持續(xù)5S后，主干道上紅燈亮啟，支干道上綠燈亮啟持續(xù)40S，之后主干道和支干道上的黃燈都亮啟5s，一個循環(huán)完成。用LED燈顯示倒計時，并且能實現(xiàn)總體清零功能，計數(shù)器由初始狀態(tài)起先計數(shù)，對應(yīng)狀態(tài)的顯示燈亮。實現(xiàn)方法：本次采納文本編輯法，即利用VerilogHDL語言描述交通限制器，通過狀態(tài)機計數(shù)法，實現(xiàn)設(shè)計所要求的交通燈限制剛好間顯示。設(shè)計中用兩組紅黃綠LED模擬兩個方向上的交通燈，用4個7段數(shù)碼管分別顯示兩個方向上的交通燈剩余時間，限制時鐘由試驗箱上頻率信號供應(yīng)。圖2.交通燈限制狀態(tài)轉(zhuǎn)化說明：該狀態(tài)圖為交通燈在正常狀況下的狀態(tài)轉(zhuǎn)化圖，進入限制后，狀態(tài)00時主干道綠燈及支干道紅燈亮起，進入狀態(tài)01后兩路黃燈亮起，狀態(tài)11時主干道紅燈及支干道綠燈亮起。進入10狀態(tài)兩路黃燈亮起。結(jié)束一個循環(huán)，從00狀態(tài)重新起先循環(huán)。三、特別要求（須要試驗室供應(yīng)的儀器設(shè)備、元器件和材料）eg：PC機，windows系統(tǒng)，QuartusII5.0軟件，基于Cyclone型EP16Q240C8的試驗箱。四、試驗結(jié)果和數(shù)據(jù)處理KTL圖如下：功能仿真截圖如下：由圖可以看出，功能仿真不包括各元器件的延時。都是脈沖一來就變更。時序仿真截圖如下：由圖可以看出，時序仿真包括了各元器件的延時。脈沖到來時不立刻變更狀態(tài)。運用硬件是要選對所運用的模塊以及引腳，以下為本試驗中所選用的模塊以及輸入輸出所接上的引腳：附圖2-11試驗電路結(jié)構(gòu)圖NO.9結(jié)構(gòu)圖上的信號名PIO0-7PIO8-15PIO16-23PIO24-31PIO32-39對應(yīng)芯片的引腳號233－2401－4，6,7,8,1213－2021,41,128,132－136137－141，158－160引腳名稱I/O0-7I/O8-15I/O16-23I/O24-31I/O32-39附表2－10結(jié)構(gòu)圖NO.9對應(yīng)管腳圖五：試驗心得：Error:VerilogHDLerrorattraffic11.v(3):variable"num1"hasmixedblockingandnonblockingProceduralAssignments--mustbeallblockingorallnonblockingassignments。后來檢查發(fā)覺是elsenum1[3:0]=num1[3:0]-1;這段語句要改為elsenum1[3:0]<=num1[3:0]-1;因為馬虎大意少了一個<.導致變成堵塞賦值，和前面的設(shè)置不統(tǒng)一。而在這里我們希望綜合成時序邏輯的電路結(jié)構(gòu)，所以應(yīng)當采納非堵塞賦值。2．Error(10028):Can'tresolvemultipleconstantdriversfornet這個錯誤讓我知道了在并行語句中不能對同一信號進行賦值，因為這是可綜合的要求。3.由兩個仿真圖，即功能仿真和時序仿真圖學習到了這兩者的不同，時序仿真圖經(jīng)過綜合后會對元器件的延時作出反應(yīng)。4.時間設(shè)置不同數(shù)碼管會顯示16進制的ABCDEF出來，而我們這里的目的是讓它顯示0～9，所以設(shè)置的范圍只能是0000~1001。附詳細實現(xiàn)程序：moduletraffic11(en,clk,rst1,num1,num2,light1,light2);inputen,clk,rst1;output[7:0]num1,num2;//兩個干道上的倒計時顯示output[2:0]light1,light2;//light1限制主干道的3個燈light2限制支干道的3個燈regtim1,tim2;reg[1:0]state1,state2,ste;reg[2:0]light1,light2;//兩個干道上的6個燈亮的時間reg[3:0]num;reg[6:0]counter;reg[7:0]num1,num2;reg[7:0]red1,green1,yellow1,red2,green2,yellow2;always@(en)if(!en)begin//設(shè)計計數(shù)初值red1<=8'b01000000;//紅燈倒計時為40sgreen1<=8'b01000000;//綠燈倒計時為40syellow1<=8'b00000101;//黃燈倒計時為5sred2<=8'b01000000;green2<=8'b01000000;yellow2<=8'b00000101;endalways@(posedgeclk)beginif(!en)begin//使能有效起先限制計數(shù)if(!tim1)//起先限制begin//主干道交通燈點亮限制tim1<=1;case(state1)2'b00:beginnum1<=green1;light1<=3'b001;state1<=2'b01;end2'b01:beginnum1<=yellow1;light1<=3'b010;state1<=2'b11;end2'b11:beginnum1<=red1;light1<=3'b100;state1<=2'b10;end2'b10:beginnum1<=yellow1;light1<=3'b010;state1<=2'b00;enddefault:light1<=3'b100;endcaseendelsebegin//倒數(shù)計時if(num1>0)if(num1[3:0]==0)beginnum1[3:0]<=4'b1001;num1[7:4]<=num1[7:4]-1;endelsenum1[3:0]<=num1[3:0]-1;if(num1==1)tim1<=0;endendelsebeginlight1<=3'b010;num1=2'b00;tim1<=0;endendalways@(posedgeclk)beginif(!en)beginif(!tim2)begintim2<=1;case(state1)2'b00:beginnum2<=red2;light2<=3'b100;state2<=2'b01;end2'b01:beginnum2<=yellow2;light2<=3'b010;state2<=2'b11;end2'b11:beginnum2<=green2;light2<=3'b001;state2<=2'b10;end2'b10:beginnum2<=yellow2;light2<=3'b010;state2<=2'b00;enddefault:light2<=3'b100;endcaseendelsebegin//倒數(shù)計時if(num2>0)if(num2[3:0]==0)beginnum2[3:0]<=4'b1001;num2[7:4]<=nu