【文章內(nèi)容簡介】 ，需要進(jìn)行修改，直到完全通過為止。需要說明的是，在進(jìn)行程序編譯時，要先從底層程序開始，所有底層程序都正確后，才能開始頂層程序的編譯。這是因?yàn)轫攲映绦蚴腔?EDA 技術(shù)的交通燈設(shè)計(jì) 13 對底層程序的概 括，它是把底層程序各個模塊連接起來，相當(dāng)于把每個模塊的功能匯聚到一起，實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的控制功能，所以底層程序的正確與否關(guān)系到頂層程序的運(yùn)行 。 [6] 分頻器模塊 原理及功能 分頻器通常用來對某個給定的頻率進(jìn)行分頻，以得到需要的頻率。整數(shù)分頻器非常簡單，可采用標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)數(shù)器，也可采用可編程邏輯器件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。分頻器可為后續(xù)模塊提供低頻的時鐘信號，分頻器采用上升沿計(jì)數(shù)來實(shí)現(xiàn)分頻。當(dāng)輸入端采集到了高頻的時鐘信號的上升沿時，計(jì)數(shù)加一，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定值時，分頻器輸出一個脈沖。 本設(shè)計(jì)中用到的就 是簡單的分頻器，即計(jì)數(shù)器，計(jì)算器控制器，交通燈控制器提供時鐘信號，并且為閃爍模塊提供閃爍時鐘信號。該功能模塊有兩個輸入，兩個輸出： reset 是內(nèi)部初始化信號輸入端， clk1k 是高頻的時鐘信號， clk 是整個系統(tǒng)的時鐘信號， clk_flash 是閃爍模塊閃爍時鐘信號。 時序仿真 圖 22 分頻器模塊的時序仿真 波形 時序仿真說明： (1)． reset＝ 1，則 clk_t clk_t clk_s clk_s clk_f 清零。 2. reset＝ 0， clk_1k 為上升沿觸發(fā)時，如果 clk_t1 大于或等于 5 時，清零clk_t1，并且 clk_s1 輸出 1。否則 clk_t1 加一， clk_s1 等于 0。 3． reset＝ 0， clk_1k 為上升沿觸發(fā)并且 clk_s1＝ 1 時，如果 clk_t2 大于或等于200 時， clk_t2 清零，輸出 clk_s2＝ 1，取反 clk_f。否則 clk_t2 加一， clk_s2，clk_f 保持不變。 其中 clk－ flash 是 clk 頻率的 1/2 倍，它是通過內(nèi)部信號與運(yùn)算的得來，即 基于 EDA 技術(shù)的交通燈設(shè)計(jì) 14 clk_flash=clk_s1 and clk_s2 and clk_f。 計(jì)數(shù)器模塊 原理及功能 計(jì)數(shù)器是 對一個輸入脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，如果輸入脈沖的頻率一定，則記錄一定個數(shù)的脈沖，其所需的時間是一定的 。計(jì)數(shù)器可分為加法和減法計(jì)數(shù)器兩種，所以計(jì)數(shù)器可實(shí)現(xiàn)倒記時，因此可用在交通燈時間的控制。 正常情況時，計(jì)數(shù)器采集到交通燈控制器的信號 recount，輸出倒計(jì)時間；緊急情況時，計(jì)數(shù)器采集到禁止信號，時鐘停止計(jì)數(shù)，時間不再倒記時，只有采集到計(jì)數(shù)器控制器的下一個狀態(tài)的計(jì)數(shù)值，計(jì)數(shù)器才會進(jìn)行正常的減計(jì)數(shù)，并輸出給譯碼器，顯示在顯示屏上。當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到 3 時，還要產(chǎn)生一 個閃爍信號給閃爍模塊，控制其交通指示燈閃爍，告訴給行人時間到了需要減速停止。當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到零時，會反饋給交通燈控制器一個計(jì)數(shù)到零的信號 next_state，告訴交通燈控制器需要進(jìn)入下一個狀態(tài)。 本設(shè)計(jì)中主要程序段 elsif clk39。event and clk=39。139。 then ――時鐘信號 if hold=39。139。 then －－禁止信號 t1=t1。 t2=t2。 elsif recount=39。139。 then ――采集到的交通燈控制信號，采集下 t1=din1。 一個計(jì)數(shù)值。 t2=din2。 else t1=t11。 ――減計(jì)數(shù) t2=t21。 end if。 時序仿真 基于 EDA 技術(shù)的交通燈設(shè)計(jì) 15 圖 23 計(jì)數(shù)器模塊的時序仿真波形 時序仿真說明： 1． reset＝ 1，清零 t t next_s、 last_f。 2． reset＝ 0, clk 為上升沿觸發(fā)時，如果 hold＝ 1 時，計(jì)數(shù)器處于禁止?fàn)顟B(tài)， t1，t2 保持不變，輸出不變。 3． reset＝ 0, clk 為上升沿觸發(fā)時，且 hold＝ 0，那么如果 recount＝ 1 時，則采集下一個計(jì)數(shù)數(shù)值。 4． reset＝ 0, clk 為上升沿觸發(fā)時，且 hold＝ 0， recount＝ 0 時， t1， t2 進(jìn)行減一運(yùn)算，并 dout＝ t 輸出。 5． 當(dāng) t1＝ 0 或 t2＝ 0 時，則 next_sa=39。139。否則 next_sa=39。0。 6． 當(dāng) t1＝ 3 或 t2＝ 3 時，則 last_f=39。139。否則 last_f=39。039。 計(jì)數(shù)器控制器模塊 原理及功能 計(jì)數(shù)器控制器通過給計(jì)數(shù)器賦值，控制計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)減計(jì)數(shù)，從而達(dá)到倒記時的目的，同時和計(jì)數(shù)器配合控制閃爍模塊。計(jì)數(shù)器控制器是通過硬件描述語言case 語句來實(shí)現(xiàn)不同狀態(tài)的選擇控制。 計(jì)數(shù)器控制器模塊有三個輸入，端子 recount 是交通燈控制器控制計(jì)數(shù)器控制器是否進(jìn)行計(jì)數(shù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的信號， reset 是內(nèi)部復(fù)位信號，用來復(fù)位內(nèi)部信號。sign_s 是狀態(tài)選擇控制端。輸出端 Load 賦值給計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值。 flash_addr 和計(jì)數(shù)器的 flash 共同作用控制閃爍模塊的閃爍功能。 [7] 時序仿真 基于 EDA 技術(shù)的交通燈設(shè)計(jì) 16 圖 24 計(jì)數(shù)器控制器模塊時序仿真波形 時序仿真說明： 1． reset＝ 1，則 load load2 清零。 2． reset＝ 0， clk 為上升沿觸發(fā)，且 recount＝ 1 時： （ 1） 若 sign_s＝ 110000001001，則 load1=conv_std_logic_vector(27,8)。 load2=conv_std_logic_vector(27,8)。flash_addr=00。 （ 2） 若 sign_s＝ 001110000001，則 load1=conv_std_logic_vector(23,8) load2=conv_std_logic_vector(23,8)。flash_addr=00。 （ 3） 若 sign_s＝ 001001110000 ，則 load1=conv_std_logic_vector(18,8)。 load2=conv_std_logic_vector(18,8)。flash_addr=00。 （ 4） 若 sign_s＝ 000001001110，則 load1=conv_std_logic_vector(35,8)。 load2=conv_std_logic_vector(35,8)flash_addr=00。 交通燈控制器的設(shè)計(jì) 原理及功能 交通燈控制器控制過程分為八個階段，對應(yīng)的有四個狀態(tài)，分別用 a、 b、 c、d 表示。 a 狀態(tài)： A 方向的綠燈亮，左轉(zhuǎn)燈，紅燈，黃燈都滅， B 方向的紅燈亮，綠 燈， 黃燈，左轉(zhuǎn)燈都滅。此時， A 方向上的車輛可直行或者各自右轉(zhuǎn)，行人可 以橫穿 B 路口，Ｂ方向上車和行人禁止通行。直到計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)時間到，由 a 狀態(tài)轉(zhuǎn)到 b 狀態(tài)。 b 狀態(tài)：Ａ方向的黃燈亮，綠燈，左轉(zhuǎn)燈，紅燈滅，Ｂ方向的交通燈保持原狀態(tài)。此時，Ａ方向上的車輛要開始停止通行，行人可繼續(xù)穿行，Ｂ方向的車輛行人保持原狀態(tài)。直到計(jì)數(shù)器計(jì)時時間到，由 b 狀態(tài)轉(zhuǎn)到 c 狀態(tài)。 c 態(tài)：Ａ方向的左轉(zhuǎn)燈亮，綠燈，黃燈，紅燈滅，Ｂ方向的交通燈保持原狀基于 EDA 技術(shù)的交通燈設(shè)計(jì) 17 態(tài)。此時，Ａ方向上的車輛各自左轉(zhuǎn)，直行和右轉(zhuǎn)車輛禁止通行，行人可繼續(xù)穿行，Ｂ方向的車輛和行人保持原狀態(tài)。直到計(jì)數(shù)器計(jì)時時間到，由 c 狀態(tài)轉(zhuǎn)到 d狀態(tài)。 d 狀態(tài)：Ａ方向上的 黃燈亮，綠燈，左轉(zhuǎn)燈，紅燈滅，Ｂ方向的交通燈保持 原狀態(tài)。此時，Ａ方向上的車輛和行人要開始停止通行，Ｂ方向的車輛行人保持原狀態(tài)。直到計(jì)數(shù)器計(jì)時時間到，由 d 態(tài)轉(zhuǎn)到下個狀態(tài)。到此，Ｂ方向上的交通燈開始變化，依次重復(fù)Ａ方向上 a、 b、 c、 d 四個狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。當(dāng)Ｂ方向上的四個狀態(tài)循環(huán)完成后，Ａ方向再次重復(fù)Ａ方向上 a、 b、 c、 d 四個狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。 交通燈主要控制程序?yàn)椋? when a= if a_m=39。139。 then ――交通燈處于自動狀態(tài)時 if next_state=39。139。 then ――采集到計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到零時反饋信號 recount=39。139。 state=b。 sign_state=100101101101。 else recount=39。039。 state=a。 end if。 elsif a_m=39。039。 then ――交通燈處于手動狀態(tài)時 if h_butt=39。139。 then ――手動狀態(tài)轉(zhuǎn)換控制信號 recount=39。139。 state=b。 sign_state=100101101101。 else recount=39。039。 state=a。 end if。 end if。 時序仿真 基于 EDA 技術(shù)的交通燈設(shè)計(jì) 18 圖 25 交通燈控制器模塊時序仿真波形 時序仿真說明 1． Reset＝ 1，則 state=a。sign_state=010101010101。recount=39。139。 2． Reset＝ 0， clk 為上升沿觸發(fā)，如果 hold＝ 1，則交通燈控制器出與禁止?fàn)顟B(tài)，此時所有路口的紅綠燈都為紅燈。否則，交通燈處于正常的顯示 狀態(tài)。 3． Reset＝ 0， clk 為上升沿觸發(fā)，且 hold＝ 0，如果 state 為 a 狀態(tài)時，如果 a_m＝ 1 且 next_state=39。139。則 recount＝ 1， state=b。sign_state=100101101101。否則recount=39。039。state=a。 如 果 為 手 動 狀 態(tài) a_m ＝ 0 且 h_butt=39。1 則recount=39。139。state=b。 sign_state=100101101101。 否則 recount=39。039。 ， state=a。 4． Reset＝ 0， clk 為上升沿觸發(fā) ，且 hold＝ 0，如果 state 為 b 狀態(tài)時，如果 a_m＝ 1 且 next_state=39。139。則 recount＝ 1， state=c。sign_state=100101100110。否則recount=39。039。state=b。 如 果 為 手 動 狀 態(tài) a_m ＝ 0 且 h_butt=39。1 則recount=39。139。state=c。 sign_state=100101100110。否則 recount=39。039。， state=b 5． Reset＝ 0， clk 為上升沿觸發(fā)，且 hold＝ 0，如果 state 為 c 狀態(tài)時，如果 a_m＝ 1 且 next_state=39。139。則 recount＝ 1， state=d。sign_state=101001100101。否則recount=39。039。state=c。 如 果 為 手 動 狀 態(tài) a_m ＝ 0 且 h_butt=39。1 則recount=39。139。state=d。 sign_state=101001100101。否則 recount=39。039。， state=c 6． Reset＝ 0， clk 為上升沿觸發(fā)，且 hold＝ 0，如果 state 為 d 狀態(tài)時，如果 a_m＝ 1 且 next_state=39。139。則 recount＝ 1， state=e。sign_state=101101100101。否則recount=39。039。state=d。 如 果 為 手 動 狀 態(tài) a_m ＝ 0 且 h_butt=39。1 則recount=39。139。state=d。 sign_state=101101100101。否則 recount=39。039。， state=d 7． Reset＝ 0， clk 為上升沿觸發(fā)，且 hold＝ 0，如果 state 為 e 狀態(tài)時，如果 a_m＝ 1 且 next_state=39。139。則 recount＝ 1， state=e。sign_state=100110100101。否則基于 EDA 技術(shù)的交通燈設(shè)計(jì) 19 recount=39。039。state=d。 如 果 為 手 動 狀 態(tài) a_m ＝ 0 且 h_butt=39。1 則recount=39。139。state=f sign_state=100110100101。否則 recount=39。039。， state=e 8． Reset＝ 0， clk 為上升沿觸發(fā)，且 hold＝ 0，如果 state 為 f 狀態(tài)時，如果 a_m＝ 1 且 next_state=39。139。則 recount＝