具有倒計時顯示功能的紅黃綠三色交通燈的設(shè)計畢業(yè)論文(已修改)
2025-07-04 18:15 本頁面
【正文】 具有倒計時顯示功能的紅黃綠三色交通燈設(shè)計摘要本實驗為自主選題設(shè)計實驗，實驗選擇具有倒計時顯示功能的紅黃綠三色交通設(shè)計，實驗中采用verilog HDL 作為設(shè)計功能描述語言，選用Altera公司的MAX II EPM240T100C5最為主控芯片，實驗報告中簡要介紹了MAX II系列器件，并給出了設(shè)計電路圖，詳細(xì)的介紹了交通燈的設(shè)計流程，實驗報告中還附有實驗代碼實驗結(jié)果照片圖。實驗項目背景交通燈為日常生活中常見的設(shè)施，交通燈通常指由紅、黃、綠三種顏色燈組成用來指揮交通的信號燈。綠燈亮?xí)r，準(zhǔn)許車輛通行，黃燈亮?xí)r，已越過停止線的車輛可以繼續(xù)通行；紅燈亮?xí)r，禁止車輛通行。本實驗正是按照交通燈的這種指示功能設(shè)計的，因此本實驗不僅能鍛煉自己的實際動手操作能力，解決實際問題的能力，加深自己對verilog設(shè)計流程的認(rèn)識，而且還具有很強的實際意義。MAX II系列器件簡介選用Altera公司目前市場性價比最高的MAX II系列的CPLD。Altera推出的 MAX II 器件系列是一款革命性的 CPLD 產(chǎn)品。它基于突破性的CPLD架構(gòu)，提供業(yè)界所有的CPLD系列中單個IO管腳最低成本和最小功耗。這些器件采用想你的查表體系，使其裸片尺寸僅為同樣工藝器件的1/4。MAX II系列和上一代MAX產(chǎn)品相比，成本降低了一半，功耗只有其1/10，同時保持了MAX系列原有的瞬態(tài)啟動、單芯片、非易失性和易用性。新的系列器件容量翻了兩番，性能是上一代MAX CPLD的兩倍多，是消費類、通信、工業(yè)和計算機產(chǎn)品的設(shè)計者能夠采用MAX II系列器件代替昂貴和不夠靈活的小型ASIC和ASSP。以下主要介紹MAX II系列器件的主要特征。1. 成本優(yōu)化的架構(gòu)：新型MAX II CPLD架構(gòu)包括基于LUT的LAB陣列、非易失性Flash存儲模塊和JTAG控制電路。2. 低功耗：MAX II器件是動態(tài)功耗較低的CPLD。3. 高性能：MAX II器件支持高達(dá)300Mhz的內(nèi)部時鐘，可為用戶提供更高的系統(tǒng)及性能。通過改善布線結(jié)構(gòu)管腳間的延時與其他同容量的CPLD相比大大降低。MAX II系列管腳與管腳之間的最大延時表一：表一 MAX II系列管腳與管腳之間的最大延時參數(shù)EPM240EPM570EPM1270EPM2210單位tPD1nstPD2ns其中tPD1為最大距離管腳之間的延遲時間（即對角上的管腳之間），tPD2為最小距離管腳的延遲時間（即相鄰的管腳之間）。4. 用戶Flash存儲器：MAX II CPLD內(nèi)的用戶Flash存儲器是一個8k比特，用戶可訪問且可編程的Flash存儲器塊，課用于用戶自己定義的數(shù)據(jù)。5. 實時在系統(tǒng)可編程能力（ISP）：MAX II器件支持實時在系統(tǒng)可編程，允許用戶編程正在工程的器件。6. 靈活的多點壓MultiVolt內(nèi)核：MAX II架構(gòu)支持MultiVolt，、。7. JTAG翻譯器：MAX II CPLD具有一種被稱為JTAG翻譯器的功能，這種功能允許通過MAX II器件執(zhí)行定制的JTAG指令，配置單板上不兼容的JTAG協(xié)議的器件，從而簡化了單板管理。8. I/O能力：MAX II CPLD的I/O能力加強了其易用性和系統(tǒng)能力。表二列出了MAX II器件支持的I/O標(biāo)準(zhǔn)。表三列出了MAX II的I/O特性及其優(yōu)勢。表二 MAX II的I/O標(biāo)準(zhǔn)I/O標(biāo)準(zhǔn)性能 LVTTL/LVCMOS300Mhz LVTTL/LVCMOS220Mhz LVTTL/LVCMOS200Mhz LVCOMS150Mhz PCI33Mhz表三 MAX II的I/O特性及其優(yōu)勢特性優(yōu)勢, , amp。 LVTTL/LVCMOS對板上其他器件，支持廣泛的應(yīng)用和兼容多I/O區(qū)域的MultiVolt I/O支持多達(dá)四個I/O區(qū)，、PCI支持可支持32比特、33MHz PCI標(biāo)準(zhǔn)施密特觸發(fā)器驅(qū)動能力和回轉(zhuǎn)速度可編程允許用戶控制這些參數(shù)，以提高信號的完整性每個I/O管腳一個輸出能力（OE）大量OE允許用戶使用更小的器件，降低成本熱插拔支持可以從上電系統(tǒng)中安全插入或拆除器件快速I/O連接能加快tpd和tco時序設(shè)計思想：本次設(shè)計首先提出設(shè)計的構(gòu)思如下：將交通燈控制的兩個方向分為X方向和Y方向，先設(shè)計一個分頻模塊，將50MHz的時鐘信號分頻產(chǎn)生1Hz的信號，該1Hz的信號作為交通燈模塊的輸入，用于交通燈的倒計時時鐘，在1Hz時鐘上升沿到來時倒計時時鐘減一，當(dāng)該燈色下的倒計時結(jié)束時改變交通燈的顏色，實驗中要注意兩個方向的交通燈的顏色匹配問題，保證交通暢通有序的進行，另外還需要設(shè)計一個八位數(shù)碼管的驅(qū)動模塊，在頂層模塊中實現(xiàn)對子模塊的調(diào)用，這樣可以使設(shè)計模塊任務(wù)劃分明確。硬件電路設(shè)計： 實驗電路版上提供的外部晶振為50MHz，整個實驗電路由五個部分組成：MAX IIEPM240T00C5主芯片、外部晶振、復(fù)位按鍵、紅黃綠交通燈、倒計時顯示電路。實驗中用LLL6三個LED燈風(fēng)別模擬X方向上的紅、黃、綠燈，用LLL1三個LED分別模擬Y方向上的紅、黃、綠三個燈，其余的LED熄滅不用。八位數(shù)碼管用兩片74HC164驅(qū)動，八位數(shù)碼管中左起第三和第四位顯示X方向方的倒計時，第七和第八位顯示Y方向的倒計時，其余數(shù)碼管熄滅不用。各部分的電路圖即連接關(guān)系如下圖：交通燈軟件設(shè)計流程：下圖是X方向上的交通燈設(shè)計流程圖，流程在“always @（posedge clk1hz）”過程塊的控制下，從“開始”處進入流程，流程每秒鐘執(zhí)行一次，實現(xiàn)交通燈顏色的切換和倒計時。Y方向上的設(shè)計流程與X方向完全類似，這里不再詳述。實驗小結(jié)：本次實驗為自選題目設(shè)計實驗，實驗要求自選一道較復(fù)雜的數(shù)字電路或系統(tǒng),用在系統(tǒng)可編程器件實現(xiàn)，本實驗選擇具有倒計時顯示功能的紅黃綠三色交通燈作為實驗課題，交通燈為日常生活中常見的數(shù)字電路控制系統(tǒng)，通過對交通的設(shè)計實驗，能夠進一步加深對ve
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