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(yǔ)言編程，了解實(shí)際設(shè)計(jì)中的優(yōu)化方案。
二、 實(shí)驗(yàn)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(duì)于同一個(gè)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(jiǎn)單，而如果車子可以左右轉(zhuǎn)彎的通行就比較復(fù)雜，本實(shí)驗(yàn)僅針對(duì)最簡(jiǎn)單的南北和東西直行的情況。
要完成本實(shí)驗(yàn)，首先必須了解交通路燈的燃滅規(guī)律。本實(shí)驗(yàn)需要用到實(shí)驗(yàn)箱上交通燈模塊中的發(fā)光二極管，即紅、黃、綠各三個(gè)。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(gè)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(shí)一段時(shí)間后，東西路口綠燈滅，黃燈開(kāi)始閃爍。閃爍若干次后，東西路口紅燈亮，而同時(shí)南北路口的綠燈亮，南北方向開(kāi)始通車，延時(shí)一段時(shí)間后，南北路口的綠燈滅，黃燈開(kāi)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(guò)程。
在實(shí)驗(yàn)中使用8個(gè)七段碼管中的任意兩個(gè)數(shù)碼管顯示時(shí)間。東西路和南北路的通車時(shí)間均設(shè)定為20s。數(shù)碼管的時(shí)間總是顯示為19、18、17……2、1、0、19、18……。在顯示時(shí)間小于3秒的時(shí)候，通車方向的黃燈閃爍。
三、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
本實(shí)驗(yàn)要完成任務(wù)就是設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的交通燈控制器，交通燈顯示用實(shí)驗(yàn)箱的交通燈模塊和七段碼管中的任意兩個(gè)來(lái)顯示。系統(tǒng)時(shí)鐘選擇時(shí)鐘模塊的1464Hz時(shí)鐘，黃燈閃爍時(shí)鐘要求為2Hz，七段碼管的時(shí)間顯示為1Hz脈沖，即每1s中遞減一次，在顯示時(shí)間小于3秒的時(shí)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(shí)驗(yàn)步驟
1、 打開(kāi)QUARTUSII軟件，新建一個(gè)工程。
2、 建完工程之后，再新建一個(gè)VHDL File，打開(kāi)VHDL編輯器對(duì)話框。
3、 按照實(shí)驗(yàn)原理和自己的想法，在VHDL編輯窗口編寫(xiě)VHDL程序，用戶可參照光盤(pán)中提供的示例程序。
4、 編寫(xiě)完VHDL程序后，保存起來(lái)。方法同實(shí)驗(yàn)一。
5、 對(duì)自己編寫(xiě)的VHDL程序進(jìn)行編譯并仿真，對(duì)程序的錯(cuò)誤進(jìn)行修改。直到完全通過(guò)。
6、 編譯仿真無(wú)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(shí)驗(yàn)內(nèi)容用實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線將上面管腳分配的FPGA管腳與對(duì)應(yīng)的模塊連接起來(lái)。
8、 用下載電纜通過(guò)JTAG口將對(duì)應(yīng)的sof文件加載到FPGA中。觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否與自己的編程思想一致。
五、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與現(xiàn)象
以設(shè)計(jì)的參考示例為例，當(dāng)設(shè)計(jì)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(huì)模擬實(shí)際中的交通信號(hào)燈的變化。此時(shí)，數(shù)碼管上顯示通行的時(shí)間的到計(jì)時(shí)。當(dāng)?shù)接?jì)時(shí)到5秒時(shí)，黃燈開(kāi)始閃爍。到0秒時(shí)紅綠燈開(kāi)始轉(zhuǎn)換，倒計(jì)時(shí)的時(shí)間恢復(fù)至20秒。按下按鍵開(kāi)關(guān)K1則從頭開(kāi)始顯示和計(jì)數(shù)。
六、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告
1、 繪出仿真波形，并作說(shuō)明。
2、 試編寫(xiě)能手動(dòng)控制交通燈通行時(shí)間的交通燈控制器。
3、 將實(shí)驗(yàn)原理、設(shè)計(jì)過(guò)程、編譯仿真波形和分析結(jié)果、硬件測(cè)試結(jié)果記錄下來(lái)。
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DB-E807 FPGA實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)
