【文章內(nèi)容簡介】 系統(tǒng)的設(shè)計，對設(shè)計結(jié)果進行了仿真，并制作成實際工作電路。 EP1K30TC14411芯片介紹EP1K30屬ACEX系列，該系列是ALTERA公司著眼于通信、音頻處理及類似場合的應(yīng)用而推出的FPGA器件芯片系列，采用0．22／0．18 m 混合工藝，密度從10 000~100 000門。所有ACEX 系列器件兼容64 b，66 MHz的PCI，支持鎖相環(huán)電路。ACEX 1K 采用查找表(LUT)和EAB (嵌入式陣列塊)相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，用來實現(xiàn)儲存器、專用邏輯功能和通用的邏輯，每個EBA能提供4 096 b的存儲空間，每個LE包含4個輸入LUT，一個可編程的觸發(fā)器、進位鏈和一個層疊鏈。如果合理運用進位鏈能提高系統(tǒng)運行速度。EP1K30TC 144具有最大系統(tǒng)門數(shù)119 000，1 728個邏輯宏單元數(shù)，嵌入式陣列塊5個，即最大能提供2 k的ROM／RAM 位。、 器件，也可以被這些電壓所驅(qū)動；雙向I/O 引腳執(zhí)行速度可達(dá)250MHz。該器件還應(yīng)用ALTERA專利技術(shù)進行了重要的生產(chǎn)改進,進一步降低了器件的成本，提高了產(chǎn)品的性能價格比。因此，ACEX1K器件可用來實現(xiàn)許多邏輯復(fù)雜、信息量大的系統(tǒng)。但是在器件操作過程中，ACEX1K系列器件的配置數(shù)據(jù)存儲在SRAM 單元中，由于SRAM的易失性，配置數(shù)據(jù)在每次上電時必須被重新載入SRAM。 頂層設(shè)計原理該部分是本設(shè)計的核心，主要包括控制器和定時器模塊的設(shè)計，包括正常功能時序控制模塊、強制功能時序控制模塊、優(yōu)先選擇模塊、定時計數(shù)器和譯碼器。其中正常時序控制模塊實現(xiàn)自動和預(yù)置工作模式交通控制功能，強制時序控制模塊實現(xiàn)強制或急車通行交通控制功能。自單片機控制譯碼器優(yōu)先選擇器模塊或門陣列定時器強制功能時序控制模塊定時器正常功能時序控制模塊定時器驅(qū)動交通燈驅(qū)動數(shù)碼管顯示 頂層設(shè)計原理框圖功能選擇以及參數(shù)設(shè)置由單片機控制，兩個定時計數(shù)器分別置于各自的時序控制模塊中，計數(shù)器以秒為單位倒計時。在正常時序控制模塊中，定時器啟動后以單片機送來的預(yù)置數(shù)開始倒計時，當(dāng)計數(shù)值減為零時，時序控制模塊改變輸出狀態(tài)，電路進入下一個狀態(tài)的倒計時，同時定時器的輸出經(jīng)過譯碼驅(qū)動數(shù)碼管來進行顯示。在強制時序控制模塊中，定時器啟動后從零開始計時，時序控制模塊改變輸出狀態(tài)，當(dāng)計數(shù)值計到10時，時序控制模塊失去對輸出狀態(tài)的控制，同時定時器清零?？刂破髂K設(shè)計依設(shè)計要求，可畫出交通燈點亮規(guī)律的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。 1) 正常時序控制時。 正常時序控制時交通燈控制器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表狀態(tài)東西方向南北方向時間1綠燈亮紅燈亮可預(yù)置2黃燈亮紅燈亮5s3紅燈亮綠燈亮可預(yù)置4紅燈亮黃燈亮5s2) 強制時序控制時。 強制時序控制時交通燈控制器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表狀態(tài)東西方向南北方向時間1綠燈亮紅燈亮10s2紅燈亮綠燈亮10s 程序設(shè)計結(jié)構(gòu)各模塊均采用AHDL語言編程實現(xiàn)，根據(jù)交通燈狀態(tài)轉(zhuǎn)換表對各模塊設(shè)計如下。 1）正常功能時序控制模塊 該模塊（）包括控制和定時器兩部分，在單片機選定該工作模式的情況下，定時器接受單片機送來的通停時間數(shù)據(jù)進行倒數(shù)計時，控制部分根據(jù)計時器狀態(tài)的變化來控制交通燈的變化，其功能實現(xiàn)編程如下：subdesign control_auto_manual(clk,enable,clrn,in[7..0] :input。q[7..0] :output。r1,y1,g1,r2,y2,g2 :output。)variabled[9..0],counter[8..0],counter_s[7..0]:dff。begind[].clrn=not clrn。counter[].clrn=not clrn。counter_s[].clrn=not clrn。d[9..0].clk=enable。d[8..1].d=in[7..0]。 d[0].d=gnd。d[9].d=gnd。 counter[].clk=clk。 counter_s[7..0].clk=clk。 正常時序控制模塊 q[]=counter_s[].q。 if enable==vcc then if counter[].q=h1 then counter[].d=d[8..0].q。 end if。 if counter_s[].q=h1 then counter_s[].d= in[7..0]。 end if。 if counter_s[].q1 then if counter_s[3..0].q==h0 then counter_s[].d=counter_s[].q7。 else counter_s[].d=counter_s[].q1。 end if。 end if。 if counter[].q0 then counter[].d=counter[].q1。 if counter[].qd[9..1].q+5 then r1=vcc。y1=gnd。g1=gnd。r2=gnd。y2=gnd。g2=vcc。 end if。 if counter[].q=d[9..1].q+5 and counter[].qd[9..1].q then r1=vcc。y1=gnd。g1=gnd。 r2=gnd。y2=vcc。g2=gnd。 end if。 if counter[].q=d[9..1].q and counter[].q5 then r1=gnd。y1=gnd。g1=vcc。 r2=vcc。y2=gnd。g2=gnd。 end if。 if counter[].q=5 then r1=gnd。y1=vcc。g1=gnd。r2=vcc。y2=gnd。g2=gnd。 end if。 end if。else counter[].d=counter[].q。counter_s[].d=counter_s[].q。end if。end。2）強制功能時序控制模塊該模塊（）包括控制和定時器兩部分，當(dāng)系統(tǒng)工作在正常模式時，若單片機選定該工作模式，定時器自動按照10s的通行時間數(shù)據(jù)進行倒數(shù)計時，控制部分根據(jù)優(yōu)先選擇器選擇的結(jié)果來強制控制交通燈的變化，當(dāng)定時計數(shù)器計到零時，系統(tǒng)自動恢復(fù)到先前工作模式，其功能實現(xiàn)編程如下：subdesign control_force(clk,ena_force1,ena_force2 :input。r1,y1,g1,r2,y2,g2 :output。end_signal :output。)variablecounter[3..0] :dff。begin defaults end_signal=gnd。 強制功能控制模塊end defaults。 counter[].clk=clk。 if ena_force1==vcc then if counter[].q==ha then counter[].d=counter[].q。end_signal=vcc。 else counter[].d=counter[].q+1。 r1=gnd。y1=gnd。g1=vcc。r2=vcc。y2=gnd。g2=gnd。 end if。end if。if ena_force2==vcc then if counter[].q==ha then counter[].d=counter[].q。 end_signal=vcc。 else counter[].d=counter[].q+1。 r1=vcc。y1=gnd。g1=gnd。r2=gnd。y2=gnd。g2=vcc。 end if。end if。 end。3）譯碼器模塊譯碼器模塊（）把計數(shù)器輸出的信號DA[7..4]和DA[3..0]分別進行譯碼，輸出譯碼信號aa~gg和a~g分別與數(shù)碼管相連，由數(shù)碼管顯示當(dāng)前計數(shù)值。其功能實現(xiàn)編程如下。subdesign deled(in[3..0] :input。a,b,c,d,e,f,g :output。)begintablein[3..0]=a,b,c,d,e,f,g。 h0 =1,1,1,1,1,1,0。 譯碼模塊h1 =0,1,1,0,0,0,0。 h2 =1,1,0,1,1,0,1。 h3 =1,1,1,1,0,0,1。h4 =0,1,1,0,0,1,1。h5 =1,0,1,1,0,1,1。 h6 =1,0,1,1,1,1,1。h7 =1,1,1,0,0,0,0。h8 =1,1,1,1,1,1,1。 h9 =1,1,1,1,0,1,1。 end table。end。4）優(yōu)先選擇模塊 強制或緊急通行有兩個方向，分別由兩個按鍵控制，為了防止按鍵同時響應(yīng)時給交通帶來混亂，設(shè)計時采用了搶答器的方式創(chuàng)建了優(yōu)先選擇模塊（）。其功能實現(xiàn)編程如下：subdesign priority(ena_force1,ena_force2:input。out1,out2:output。)begin