【文章內(nèi)容簡介】 錯誤報告?？梢允褂肣uartus II帶有的RTL Viewer觀察綜合后的RTL圖。Quartus II自動設(shè)計的各主要處理環(huán)節(jié)和設(shè)計流程，包括設(shè)計輸入編輯、設(shè)計分析與綜合、適配、編譯文件匯編（裝配）、時序參數(shù)提取以及編程下載幾個步驟。4 單元模塊設(shè)計本章主要介紹系統(tǒng)各單元模塊的具體功能，主要包括：時鐘發(fā)生電路；計數(shù)秒數(shù)選擇電路；倒計時控制電路；紅綠燈信號控制電路。系統(tǒng)大體的工作程序是：首先由時鐘發(fā)生電路產(chǎn)生穩(wěn)定的時鐘信號，為下面三個子電路提供同步工作信號。接收到時鐘信號的紅綠燈信號控制電路開始工作，并將產(chǎn)生的重新計數(shù)的輸出使能控制信號發(fā)送給計數(shù)秒數(shù)選擇電路和倒計時控制電路，同時還會將目前電路產(chǎn)生的狀態(tài)信號發(fā)送給前者。接收到重新計數(shù)的信號后計數(shù)秒數(shù)選擇電路就會負(fù)責(zé)產(chǎn)生計數(shù)器所需要的計數(shù)值，并將這一數(shù)值發(fā)送給倒計時控制電路，由它利用發(fā)光二極管顯示倒計時的狀態(tài)。當(dāng)計數(shù)器計時完畢，倒計時控制器就會負(fù)責(zé)產(chǎn)生一個脈沖信號發(fā)送給紅綠燈信號控制電路進(jìn)入下一個狀態(tài)，之后循環(huán)這一過程。 時鐘脈沖發(fā)生電路在紅綠燈交通信號系統(tǒng)中，大多數(shù)的情況是通過自動控制的方式指揮交通的。因此，為了避免意外事件的發(fā)生，電路必須給出一個穩(wěn)定的時鐘（clock）才能讓系統(tǒng)正常的工作。因此，hld1時鐘發(fā)生電路最主要的功能就是產(chǎn)生一些穩(wěn)定的輸出信號，并將其用做后面幾個電路的使能控制與同步信號。圖41時鐘發(fā)生電路圖圖41時鐘發(fā)生電路圖中：reset：系統(tǒng)內(nèi)部自復(fù)位信號。系統(tǒng)輸出信號：ena_scan：將外部的時鐘信號進(jìn)行分頻處理；ena_1hz：產(chǎn)生每秒一個的脈沖信號；flash_1hz：產(chǎn)生每秒一個脈沖的時鐘信號。經(jīng)仿真后得到的時序圖如圖42和43所示。圖42 將clk經(jīng)分頻處理后得到的ena_scan信號圖43時鐘發(fā)生電路時序圖從圖42中可以看出，當(dāng)外部信號發(fā)生器提供了1kHZ的時鐘信號后，系統(tǒng)輸出信號ena_scan就將時鐘信號進(jìn)行了4分頻。從圖43又可以看出，當(dāng)加入1kHZ的時鐘信號后，ena_1hz產(chǎn)生了周期為一秒的脈沖信號，給予圖48紅綠燈信號控制電路。flash_1hz產(chǎn)生了周期為一秒的脈沖時鐘信號，圖48紅綠燈信號控制電路。在這段程序的設(shè)計過程中最大的特點就是引用了參數(shù)化的概念，即使用了常數(shù)(constant)。常數(shù)的定義和設(shè)置主要是為了使程序更容易閱讀和修改，只要改變了常量的數(shù)值，使用到該常數(shù)的地方都會隨著更新而使用新的常數(shù)值。這就使設(shè)計的靈活性增強(qiáng)了。例如程序中用到的：constant scan_bit:positive:=2。signal clk_scan_ff: std_logic_vector (scan_bit1 downto 0)。第一句就是將scan_bit設(shè)為常數(shù)‘2’，這個數(shù)值是可以根據(jù)設(shè)計的需要任意設(shè)定的。第二句是定義一個信號，它的位數(shù)就是(scan_bit1),因為之前scan_bit設(shè)定的值為2，所以信號的位數(shù)就是2位。如果想增減信號的位數(shù)，只需要改動常數(shù)的賦值就可以了。 計時/倒計數(shù)電路 計數(shù)秒數(shù)選擇電路當(dāng)通過交通路口時，如果能在一個方向增添一個倒計時顯示器對車輛、行人加以提示，可能會有更好的效果。因此,hld2計數(shù)秒數(shù)選擇電路(見圖44)最主要的功能就是負(fù)責(zé)輸出顯示器需要的數(shù)值（即倒數(shù)的秒數(shù)值），作為倒計時顯示器電路的計數(shù)秒數(shù)。圖44計數(shù)秒數(shù)選擇電路系統(tǒng)輸入信號：clk：由外部信號發(fā)生器提供1kHZ的時鐘信號；reset：系統(tǒng)內(nèi)部自復(fù)位信號；ena_scan：接收由時鐘發(fā)生電路提供的250Hz的時鐘脈沖信號；recount：接收由交通燈信號控制電路產(chǎn)生的重新計數(shù)的使能控制信號；sign_state：接收由交通燈信號控制電路產(chǎn)生的狀態(tài)信號。系統(tǒng)輸出信號：load：負(fù)責(zé)產(chǎn)生計數(shù)器所需要的計數(shù)數(shù)值。經(jīng)仿真后的時序圖(見圖45)：圖45 計數(shù)秒數(shù)選擇電路時序圖由計數(shù)描述選擇電路的時序圖(見圖7)可以看出這段程序中定義了在正常車流量情況下，東西及南北方向紅燈、黃燈和綠燈需要維持的秒數(shù)分別是15s、5s和25s。當(dāng)外部信號發(fā)生器提供了1kHZ的時鐘信號，并且重新計數(shù)信號(recount)為“1”時,load信號就會按照預(yù)先設(shè)置的數(shù)值逐1遞減,直至減到零為止,當(dāng)下一個重新計數(shù)信號(recount)再次為“1”時，會重復(fù)此過程。在這段程序的設(shè)計中用到了conv_std_logic_vector(value,n)語句，它的用法就是將已經(jīng)定義的數(shù)值 (value)轉(zhuǎn)換成n位(bit)的表示方法。例如程序中：when 000=load=conv_std_logic_vector(greenew_time,8)。就是將十進(jìn)制的25轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制的19，這就使設(shè)計減少了很多不必要的麻煩。 倒計時控制電路通過日常生活中的觀察，我發(fā)現(xiàn)在一些交通路口已經(jīng)開始使用倒計時顯示器，它們的作用就是用來提示車輛行人目前還有多長時間信號燈會發(fā)生變化，這樣車輛行人就可以提前判斷是否有足夠的時間通過路口，進(jìn)而就可以避免很多意外事故的發(fā)生。例如：南北方向綠燈，車輛處于正常行駛中，東西方向紅燈，車輛處于等待中，若南北方向行駛的車輛看到倒計時顯示器上可以通行的時間很短，可能就會放慢速度等待下一次通行，這樣在東西方向綠燈時，車輛就能夠正常行駛，不會為等待南北方向強(qiáng)行的車輛而耽誤更多的時間。如此循環(huán)下去，道路就會暢通無阻了。考慮到有些路口的交通擁堵現(xiàn)象較為嚴(yán)重，車輛會在道路上排成很長的一隊，這樣排在較遠(yuǎn)距離的司機(jī)就很難看清楚倒計時顯示器上變化的數(shù)字，有可能會影響到車輛之間的正常行駛。因此，如果采用發(fā)光二極管作為倒計時的顯示裝置就會使司機(jī)和行人一目了然，同樣也能夠起到很好的提示作用。所以，hld3倒計時控制電路(見圖46)最主要的功能就是負(fù)責(zé)接收hld2電路輸出的值，然后將其轉(zhuǎn)換成BCD碼，并利用發(fā)光二極管顯示出來，讓車輛行人能夠清楚地知道再過多久信號燈就會發(fā)生變化。圖46倒計時控制電路系統(tǒng)輸入信號：clk：由外部信號發(fā)生器提供1kHz的時鐘信號；reset：系統(tǒng)內(nèi)部自復(fù)位信號；ena_1hz：接收由時鐘發(fā)生電路提供的1Hz的脈沖信號；recount：重新計數(shù)的使能控制信號；load：負(fù)責(zé)接收計數(shù)器所需要的計數(shù)數(shù)值。系統(tǒng)輸出信號：led：負(fù)責(zé)將計數(shù)數(shù)值轉(zhuǎn)換成BCD碼，并利用發(fā)光二極管顯示倒計時狀態(tài)；next_state：當(dāng)計數(shù)器計時完畢后，負(fù)責(zé)產(chǎn)生一個脈沖信號，作為下一個狀態(tài)的觸發(fā)信號。經(jīng)仿真后得到的時序圖(見圖47)：圖47倒計時控制電路時序圖由倒計時控制電路的時序圖(見圖47)可以看出，當(dāng)clk時鐘信號來臨后，在ena_1hz脈沖信號的同時激勵下，led會按照預(yù)先設(shè)置好的時間開始逐1遞減，進(jìn)行倒計時顯示。process(clk,reset)beginif (reset=39。139。) then t_ff=00000000。 led=0000000000000000000000000。當(dāng)res