Quartus EDA交通燈控制電路的設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)報(bào)告與Verilog源碼

實(shí)訓(xùn)題目：交通燈控制電路的設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)要求

1.1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)  

設(shè)計(jì)并制作一個(gè)交通燈電路，使它能符合實(shí)際交通道路控制的要求。

① 用EDA實(shí)訓(xùn)儀上的4只八段數(shù)碼管分別顯示道路東西和南北通行和禁止的倒計(jì)時(shí)時(shí)間。

② 能設(shè)置道路東西和南北兩側(cè)通行和禁止的倒計(jì)時(shí)時(shí)間，最大設(shè)置時(shí)間為99秒，最小設(shè)置時(shí)間為1秒。

③ 交通燈用紅、綠、黃三種發(fā)光二極管（LED）顯示控制的結(jié)果。

④ 紅、綠、黃燈顯示的次序應(yīng)符合實(shí)際交通道路控制的要求。

1.2 設(shè)計(jì)思路及設(shè)計(jì)框圖

1.2.1設(shè)計(jì)思路

此方案需要設(shè)計(jì)一個(gè)分頻器和兩個(gè)計(jì)時(shí)模塊一個(gè)紅綠燈模塊，分頻器模塊用于將20MHz轉(zhuǎn)換為1Hz的時(shí)鐘，兩個(gè)計(jì)時(shí)器分別進(jìn)行東西紅綠燈的倒計(jì)時(shí)。燈的模塊只需要設(shè)計(jì)一個(gè)模塊，將黃燈和紅綠燈分開(kāi)，定義一個(gè)8位的reg型變量來(lái)控制紅綠兩色LED燈和一個(gè)4位reg型變量黃色LED燈，黃燈實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)外，加上了閃爍的功能。

此外，為此方案加入了一個(gè)暫停模塊。

1.2.2總體設(shè)計(jì)框圖

fenpin：分頻模塊;

zt:暫停模塊；

jishi，jishib：倒計(jì)時(shí)模塊；

hld：紅綠燈模塊；

即fenpin 模塊。這個(gè)模塊是把EDA實(shí)訓(xùn)儀主板提供的20MHZ的主頻經(jīng)兩千萬(wàn)分頻后，得到電路所需的1秒脈沖。其中clk是時(shí)鐘輸入端，clk_HZ是輸出端。

“zt”輸入端高電平時(shí)使計(jì)數(shù)暫停(clk_0與clk斷開(kāi))，低電平時(shí)使計(jì)數(shù)繼續(xù)(clk_0與clk連接)。

以“jihshi”模塊為例：clk是經(jīng)過(guò)分頻器輸出的1HZ時(shí)鐘信號(hào)；lod是控制交通燈模式轉(zhuǎn)換的標(biāo)志位；ma[7..0]輸入的是從qa[7..0]拿到的數(shù)值；qa[7..0]是輸出端既輸出給紅綠燈模塊和黃燈模塊，又將數(shù)值顯示在數(shù)碼管上。

clk是分頻器輸出的時(shí)鐘信號(hào)； qa，qb是計(jì)時(shí)器輸出的時(shí)間信號(hào)，用于判斷并改變lod的狀態(tài)；ma,mb是從預(yù)先定義紅黃綠LED燈的時(shí)間中拿到的數(shù)值，再輸出給計(jì)時(shí)模塊；hld是顯示輸出端，接LED的紅綠兩種燈；hd 是顯示輸出端，接LED的黃燈。其中l(wèi)od是控制交通燈模式轉(zhuǎn)換的標(biāo)志位，qm表示紅綠燈的四種狀態(tài)。 flag是控制黃燈的三種狀態(tài)。

在設(shè)計(jì)前根據(jù)要求做一個(gè)交通燈的這個(gè)設(shè)計(jì)流程圖，注意紅綠黃三種燈的變換。對(duì)各個(gè)小模塊的程序進(jìn)行編寫和調(diào)試，各個(gè)小模塊程序調(diào)試完畢之后，接著就要從整個(gè)交通燈系統(tǒng)的一些細(xì)節(jié)進(jìn)行修改。

東西和南北方向分別亮紅燈和綠燈，同時(shí)兩組的數(shù)碼管從開(kāi)始設(shè)的26秒和30秒開(kāi)始倒計(jì)時(shí)，等倒計(jì)時(shí)完?yáng)|西組燈先從綠燈轉(zhuǎn)到黃燈，南北組從紅燈轉(zhuǎn)綠燈，但是在這模塊的時(shí)候設(shè)置的時(shí)間沒(méi)設(shè)好，黃燈亮了以后綠燈還沒(méi)滅，經(jīng)過(guò)審查問(wèn)題最終被解決了

對(duì)程序編譯成功后下載到EDA試驗(yàn)箱，LED開(kāi)始亮，開(kāi)始自動(dòng)倒計(jì)時(shí)，紅黃綠燈跳變。

4.1 測(cè)試儀器與設(shè)備

電腦 ：一臺(tái)

EDA實(shí)驗(yàn)箱 ：一臺(tái)

4.2 性能指標(biāo)測(cè)試

1.東西南北的紅綠燈可以通過(guò)倒計(jì)時(shí)來(lái)禁止和發(fā)亮。

2.實(shí)現(xiàn)在1秒到99秒內(nèi)可調(diào)。

3.能在數(shù)碼管上分別顯示兩個(gè)方向的交通燈倒計(jì)時(shí)，。

4.紅黃綠燈的變化基本符合實(shí)際交通燈。

5方向紅燈倒計(jì)時(shí)30s,綠燈26s，倒計(jì)時(shí)至0s，黃燈亮倒計(jì)時(shí)3，紅綠燈轉(zhuǎn)換黃燈閃爍。

4.3 誤差分析

本題目沒(méi)有誤差分析。

從一開(kāi)始完全沒(méi)有頭緒到畫出設(shè)計(jì)流程圖，在接下來(lái)熟悉Verilog HDL,下載Quartus9.0并熟練操作。

通過(guò)本次實(shí)訓(xùn)，使我對(duì)EDA這門課有了更深的了解，課堂上所學(xué)到的知識(shí)要融會(huì)貫通，要自己親手去操作、學(xué)習(xí)，而且盡可能多的去拓展知識(shí)，去揣摩我們學(xué)到的東西。遇到難題別慌張，確定預(yù)想結(jié)果及方案，分模塊解決，問(wèn)題就會(huì)變得簡(jiǎn)單。另外一個(gè)模塊做好最好先編譯一下，成功后再做接下來(lái)的。

通過(guò)這次EDA實(shí)訓(xùn)，使我對(duì)EDA更加的充滿興趣，同時(shí)對(duì)QuartusⅡ這個(gè)軟件有了進(jìn)一步的了解，我學(xué)會(huì)了如何設(shè)計(jì)一個(gè)交通燈控制電路并且成功驗(yàn)收。在進(jìn)行實(shí)訓(xùn)的的過(guò)程中，不僅提高了我的編程能力，同時(shí)還讓我對(duì)交通燈控制系統(tǒng)也進(jìn)一步認(rèn)識(shí)并加深了學(xué)習(xí)。當(dāng)然實(shí)訓(xùn)當(dāng)中，我遇到許多問(wèn)題，通過(guò)上網(wǎng)查找資料，詢問(wèn)老師同學(xué)后使問(wèn)題得到了解決。在此，非常感謝老師和同學(xué)的幫助。我認(rèn)真的學(xué)習(xí)了每一條程序的作用，在驗(yàn)收的時(shí)候也能基本回答出老師問(wèn)的每一個(gè)問(wèn)題。我深刻的明白了知識(shí)在于一點(diǎn)一點(diǎn)的積累，這一次的實(shí)訓(xùn)涉及了方方面面的知識(shí)，有分頻器，有減法計(jì)數(shù)器等等模塊的設(shè)計(jì)，可以說(shuō)這是對(duì)我們能力的一次大檢驗(yàn)。

所以，這讓我懂得了很多知識(shí)都是要平時(shí)積累的，知識(shí)積累得多了那我們學(xué)習(xí)的時(shí)候就會(huì)有更多的依據(jù)，會(huì)有更多新的想法。所以今后一定要積累更多的知識(shí)，為以后對(duì)各個(gè)科目的深入學(xué)習(xí)做鋪墊。同時(shí)也要懂得把學(xué)到的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際當(dāng)中去。

[1] 謝自美．電子線路設(shè)計(jì)·實(shí)驗(yàn)·測(cè)試（第二版）．武漢：華中科技大學(xué)出版社，2000．

[2] 江國(guó)強(qiáng)．EDA技術(shù)與應(yīng)用（第五版）．北京：電子工業(yè)出版社，2017．

[3] 潘松，黃繼業(yè)，潘明．EDA技術(shù)實(shí)用教程——VerilogHDL版（第五版）．北京：科學(xué)出版社，2013．

[4] 閻石．?dāng)?shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）．北京：高等教育出版社，2006．

附錄1：仿真波形圖（部分模塊）

①
總模塊仿真（需要去掉分頻器）：

②暫停模塊：

③計(jì)時(shí)模塊：

附錄2:程序清單