1、 了解交通燈的燃滅規(guī)律。
2、 了解交通燈控制器的工作原理。
3、 熟悉VHDL語言編程，了解實際設(shè)計中的優(yōu)化方案。
二、 實驗原理
交通燈的顯示有很多方式，如十字路口、丁字路口等，而對于同一個路口又有很多不同的顯示要求，比如十字路口，車輛如果只要東西和南北方向通行就很簡單，而如果車子可以左右轉(zhuǎn)彎的通行就比較復(fù)雜，本實驗僅針對最簡單的南北和東西直行的情況。
要完成本實驗，首先必須了解交通路燈的燃滅規(guī)律。本實驗需要用到實驗箱上交通燈模塊中的發(fā)光二極管，即紅、黃、綠各三個。依人們的交通常規(guī)，“紅燈停，綠燈行，黃燈提醒”。其交通燈的燃滅規(guī)律為：初始態(tài)是兩個路口的紅燈全亮，之后，東西路口的綠燈亮，南北路口的紅燈亮，東西方向通車，延時一段時間后，東西路口綠燈滅，黃燈開始閃爍。閃爍若干次后，東西路口紅燈亮，而同時南北路口的綠燈亮，南北方向開始通車，延時一段時間后，南北路口的綠燈滅，黃燈開始閃爍。閃爍若干次后，再切換到東西路口方向，重復(fù)上述過程。
在實驗中使用8個七段碼管中的任意兩個數(shù)碼管顯示時間。東西路和南北路的通車時間均設(shè)定為20s。數(shù)碼管的時間總是顯示為19、18、17……2、1、0、19、18……。在顯示時間小于3秒的時候，通車方向的黃燈閃爍。
三、 實驗內(nèi)容
本實驗要完成任務(wù)就是設(shè)計一個簡單的交通燈控制器，交通燈顯示用實驗箱的交通燈模塊和七段碼管中的任意兩個來顯示。系統(tǒng)時鐘選擇時鐘模塊的1464Hz時鐘，黃燈閃爍時鐘要求為2Hz，七段碼管的時間顯示為1Hz脈沖，即每1s中遞減一次，在顯示時間小于3秒的時候，通車方向的黃燈以2Hz的頻率閃爍。系統(tǒng)中用核心板的RST按鍵進(jìn)行復(fù)位。
四、 實驗步驟
1、 打開QUARTUSII軟件，新建一個工程。
2、 建完工程之后，再新建一個VHDL File，打開VHDL編輯器對話框。
3、 按照實驗原理和自己的想法，在VHDL編輯窗口編寫VHDL程序，用戶可參照光盤中提供的示例程序。
4、 編寫完VHDL程序后，保存起來。方法同實驗一。
5、 對自己編寫的VHDL程序進(jìn)行編譯并仿真，對程序的錯誤進(jìn)行修改。直到完全通過。
6、 編譯仿真無誤后，根據(jù)用戶自己的要求進(jìn)行管腳分配。分配完成后，再進(jìn)行全編譯一次，以使管腳分配生效。
7、 根據(jù)實驗內(nèi)容用實驗導(dǎo)線將上面管腳分配的FPGA管腳與對應(yīng)的模塊連接起來。
8、 用下載電纜通過JTAG口將對應(yīng)的sof文件加載到FPGA中。觀察實驗結(jié)果是否與自己的編程思想一致。
五、 實驗結(jié)果與現(xiàn)象
以設(shè)計的參考示例為例，當(dāng)設(shè)計文件加載到目標(biāo)器件后。交通燈模塊的紅、綠、黃LED發(fā)光管會模擬實際中的交通信號燈的變化。此時，數(shù)碼管上顯示通行的時間的到計時。當(dāng)?shù)接嫊r到5秒時，黃燈開始閃爍。到0秒時紅綠燈開始轉(zhuǎn)換，倒計時的時間恢復(fù)至20秒。按下按鍵開關(guān)K1則從頭開始顯示和計數(shù)。
六、 實驗報告
1、 繪出仿真波形，并作說明。
2、 試編寫能手動控制交通燈通行時間的交通燈控制器。
3、 將實驗原理、設(shè)計過程、編譯仿真波形和分析結(jié)果、硬件測試結(jié)果記錄下來。
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DB-E807 FPGA實驗教學(xué)系統(tǒng)
