数字电路课程设计交通灯控制(FPGA+纯硬件电路).docx

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1、数电课内实验报告课程名称：数字电子技术基础项目名称：交通灯控制（实验箱+CPLD）学院：电子信息学院专业：电子信息工程学号：13061223学生姓名：罗飞完成时间：2015.6.20一、一、实验目的实验目的1、问题重述问题重述：本实验为综合实验。要求设计一个十字交叉路口的交通灯控制电路，使交通灯符合交通规则，保证路口交通通畅。任务任务 1：交通灯控制器设计，设计一个十字交叉路口（分别为 A，B 通道）的交通灯控制电路。设 A，B 通道各有红绿黄三种灯，交通灯显示情况为：（1）A 通道绿灯，B 通道红灯；（2）A 通道黄灯，B 通道红灯；（3）A 通道红灯，B 通道绿灯；（4）A 通道红灯，B

2、通道黄灯。要求交通灯自动显示：(1)(2)(3)(4)，其中（1），（3）持续 20 秒，（2），（4）持续 4 秒。任务任务 2：设 A，B 通道各有红绿（包括直行和右转 G1，左转 G2）黄四种灯，交通灯显示情况为：（1）A 通道绿灯，G1 持续 20 秒，然后 G2 持续 20 秒，B 通道红灯，共40 秒；（2）A 通道黄灯闪烁，闪烁频率 1Hz，B 通道红灯，共 4 秒；（3）A 通道红灯，B 通道绿灯，G1 持续 20 秒，然后 G2 持续 20 秒，共40 秒；（4）A 通道红灯，B 通道黄灯闪烁，闪烁频率 1Hz。要求交通灯自动显示：(1)(2)(3)(4)，并且 A，B 通道

3、有数码管进行倒计时计数。提示提示：数码管倒计时可以采用 LPM 参数库里面的计数器，也可以采用一般计数器结构模型。2、问题剖析：问题剖析：在这个实验中，分为两个任务：按照任务要求实时控制 A,B 通道的红黄绿三种交通灯的亮灭；用数码管对 AB 通道进行倒计时计数。二、项目构思二、项目构思任务一任务一：其中，AG 为 A 通道绿灯，AY 为 A 通道黄灯，AR 为 A 通道红灯，BG 为 B 通道绿灯，BY 为 B 通道黄灯，BR 为 B 通道红灯。，采用 DFF 实现周期为 1 秒的时钟信号变成 4 秒的时钟分频电路。，采用 74LS290 或 74LS160（注：可以多块芯片）计数器实现计数

4、分频电路（输入信号为 CLK4S，输出为 Y1 和 Y2）。其中 CLK4S，Y1，Y2 的波形如下：，根据 Y1 和 Y2 信号及其 A，B 通道各个指示灯的时序，采用与非门实现 AG，AY，AR，BG，BY，BR。假设每个指示灯都为高电平时才亮。，A，B 通道的黄灯应有闪烁功能，闪烁频率 1Hz。修改 AY，BY 的电路。任务二：任务二：方案一：使用 case 语句实现分为三个倒计时计数模块，模分别为 24，20，4，在从中提取个位，十位信号输出数码管显示。方案二：使用 74LS192 逆序计数芯片实现运用 74192 芯片搭建预置数分别为 9，3，3 的逆序计数（实际计数中对应的模分别为

5、 20，4，24）采用低电平置数 LDN 信号在计数到 0 时进行置数进入下一倒计时环节。二、二、方案设计与仿真结果方案设计与仿真结果1.系统简介：系统简介：该系统运用 74LS161，74LS192 等数字电路基本计数器芯片和 quartusII 软件的verilog 语句设计了一个十字交叉路口的交通灯控制电路，并且对 A，B 通道有数码管进行倒计时计数。2.各模块具体设计：各模块具体设计：任务一：任务一：采用 DFF 实现周期为 1 秒的时钟信号变成 4 秒的时钟分频电路。仿真结果仿真结果：采用 4LS161 计数器实现计数分频电路（输入信号为 CLK4S，输出为 Y1 和Y2）。I.输出

6、信号 Y1 电路原理图：II.输出信号 Y2 电路原理图：仿真结果：仿真结果：，根据 Y1 和 Y2 信号及其 A，B 通道各个指示灯的时序，采用与非门实现 AG，AY，AR，BG，BY，BR。假设每个指示灯都为高电平时才亮。AG=Y1Y2AY=Y1Y2AR=Y2BG=Y1Y2BY=Y1Y2BR=Y2实验原理图：其中，黄灯闪烁是通过 1s 时钟信号和结果实现与运算的方法得到。仿真结果：仿真结果：任务二：任务二：方案一：方案一：case 语句实现语句实现通过两级宏模块实现：1.顶层电路：2.交通灯倒计时 A 通道模块其中，DAOJISHI 模块源程序为：module DAOJISHI(A,Reg

7、);input 7:0A;output 7:0Reg;reg 7:0Reg;always(A,Reg)case(A)8B01000101:Reg=8B01000100;8B01000100:Reg=8B01000011;8B01000011:Reg=8B01000010;8B01000010:Reg=8B00100000;8B00100000:Reg=8B00011001;8B00011001:Reg=8B00011000;8B00011000:Reg=8B00010111;8B00010111:Reg=8B00010110;8B00010110:Reg=8B00010101;8B000101

8、01:Reg=8B00010100;8B00010100:Reg=8B00010011;8B00010011:Reg=8B00010010;8B00010010:Reg=8B00010001;8B00010001:Reg=8B00010000;8B00010000:Reg=8B00001001;8B00001001:Reg=8B00001000;8B00001000:Reg=8B00000111;8B00000111:Reg=8B00000110;8B00000110:Reg=8B00000101;8B00000101:Reg=8B00000100;8B00000100:Reg=8B00000

9、011;8B00000011:Reg=8B00000010;8B00000010:Reg=8B00000001;8B00000001:Reg=8B11000100;8B11000100:Reg=8B11000011;8B11000011:Reg=8B11000010;8B11000010:Reg=8B11000001;8B11000001:Reg=8B10100100;8B10100100:Reg=8B10100011;8B10100011:Reg=8B10100010;8B10100010:Reg=8B10100001;8B10100001:Reg=8B10100000;8B10100000

10、:Reg=8B10011001;8B10011001:Reg=8B10011000;8B10011000:Reg=8B10010111;8B10010111:Reg=8B10010110;8B10010110:Reg=8B10010101;8B10010101:Reg=8B10010100;8B10010100:Reg=8B10010011;8B10010011:Reg=8B10010010;8B10010010:Reg=8B10010001;8B10010001:Reg=8B10010000;8B10010000:Reg=8B10001001;8B10001001:Reg=8B1000100

11、0;8B10001000:Reg=8B10000111;8B10000111:Reg=8B10000110;8B10000110:Reg=8B10000101;8B10000101:Reg=8B10000100;8B10000100:Reg=8B10000011;8B10000011:Reg=8B10000010;8B10000010:Reg=8B10000001;8B10000001:Reg=8B00100000;default Reg=8B01000101;endcaseendmodule注：其中 A7,A6位用来表示的交通灯的颜色，A5.0用来表示交通灯的倒计时显示数值 B,作为系统的输

12、出，其中 A5,4输出十位数码管，A3.0输出个位数码管。A5.0状态图为：DFF8 的电路图为：A7A6交通灯00AG11AY10AR2019 14 12423 13.交通灯倒计时 B 通道模块原理图：DAOJISHIB 源程序：module DAOJISHIB(B,RegB);input 7:0B;output 7:0RegB;reg 7:0RegB;always(B,RegB)case(B)8B01000101:RegB=8B01000100;8B01000100:RegB=8B01000011;8B01000011:RegB=8B01000010;8B01000010:RegB=8B1

13、0100100;8B10100100:RegB=8B10100011;8B10100011:RegB=8B10100010;8B10100010:RegB=8B10100001;8B10100001:RegB=8B10100000;8B10100000:RegB=8B10011001;8B10011001:RegB=8B10011000;8B10011000:RegB=8B10010111;8B10010111:RegB=8B10010110;8B10010110:RegB=8B10010101;8B10010101:RegB=8B10010100;8B10010100:RegB=8B1001

14、0011;8B10010011:RegB=8B10010010;8B10010010:RegB=8B10010001;8B10010001:RegB=8B10010000;8B10010000:RegB=8B10001001;8B10001001:RegB=8B10001000;8B10001000:RegB=8B10000111;8B10000111:RegB=8B10000110;8B10000110:RegB=8B10000101;8B10000101:RegB=8B10000100;8B10000100:RegB=8B10000011;8B10000011:RegB=8B1000001

15、0;8B10000010:RegB=8B10000001;8B10000001:RegB=8B00100000;8B00100000:RegB=8B00011001;8B00011001:RegB=8B00011000;8B00011000:RegB=8B00010111;8B00010111:RegB=8B00010110;8B00010110:RegB=8B00010101;8B00010101:RegB=8B00010100;8B00010100:RegB=8B00010011;8B00010011:RegB=8B00010010;8B00010010:RegB=8B00010001;8

16、B00010001:RegB=8B00010000;8B00010000:RegB=8B00001001;8B00001001:RegB=8B00001000;8B00001000:RegB=8B00000111;8B00000111:RegB=8B00000110;8B00000110:RegB=8B00000101;8B00000101:RegB=8B00000100;8B00000100:RegB=8B00000011;8B00000011:RegB=8B00000010;8B00000010:RegB=8B00000001;8B00000001:RegB=8B11000100;8B11

17、000100:RegB=8B11000011;8B11000011:RegB=8B11000010;8B11000010:RegB=8B11000001;8B11000001:RegB=8B10100100;default RegB20=4,原理同 A,从略。三、三、实验结果分析实验结果分析任务一中，按照要求实现了十字交叉路口 A,B 两个通道的交通灯控制显示。A 通道绿灯持续亮 20 秒，然后黄灯闪烁 4 秒，然后红灯亮持续 24 秒。B 通道红灯持续亮 24 秒，然后绿灯持续亮 20 秒，然后黄灯闪烁 4 秒。任务二中，方案一中通过 verilog 组建倒计时宏模块的方法实现了 A,B 两个通道的交通灯倒计时显示功能，并在数电实验箱和 CPLD 板上得到实现。方案二采用 74ls192 逆序计数芯片实现。A 通道倒计时显示：20 14 124 1B 通道倒计时显示：24 120 14 1