文档介绍：《计算机EDA设计》实验教程
实验五交通红绿灯控制器
6/23/2018
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内容概要
实验目的
实验要求
实验原理
实验方案
实验内容
实验报告
6/23/2018
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了解交通红绿灯控制器的工作原理。
掌握建立状态机的逻辑模型的方法。
掌握状态机的实现和多个状态机的组合使用方法
实验目的
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假定十字路口马路的A方向和B方向各有一组红、黄、绿三个灯组成的交通灯,要求设计一个交通红绿灯控制器,实现对这两组交通灯的管理。正常时,交替放行十字交叉路的两个方向,放行时间相等;交通堵塞时,由交通警察人工控制某方向的放行时间,以便按照交通负荷疏导阻塞车辆。
具体功能要求如下:
实验要求
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在正常运行状态下,两组交通灯按以下规律自动进行转换,在不同时刻分别放行不同方向上的车辆:
(绿,红)50s(黄绿,红)5s(黄,红)20s(红黄,红)20s(红,黄)10s
(红,绿)50s(红,黄绿)5s(红,黄)20s(红,红黄)20s(黄,红)10s
(绿,红)50s……
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人工放行:若某一方向发生交通阻塞,则交通警察按下该方向的放行按钮来人工控制放行该方向,则红绿灯自动将相应方向的道路放行,此后不会自动放行另一个方向的道路,直到疏通后,按“恢复到正常状态”按钮,重新进入正常运行状态。
如果某方向处于人工放行的状态,应有指示灯指示这一情况。
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人工控制放行遵循如下限制规则:
有黄灯亮时,不允许立刻改变放行方向,必须按正常运行到所需放行的方向时,才保持放行该方向;
每个方向的放行时间不得小于某一最小值(假定为30秒钟),以免车辆频繁起停。
只有在(绿,红)20s和(红,绿)20s状态下,可以人工控制改变放行方向,即直接跳转到下一状态。
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基于状态机的设计
有限状态机
有限状态机(FSM,Finite State machine)是时序电路设计中经常采用的一种方式,尤其适合于设计数字系统的控制模块。在Verilog HDL中采用case、if-else语句可以很好地描述基于状态机的设计。
状态机包括组合逻辑部分和寄存器部分。组合逻辑部分又包括次态逻辑和输出逻辑,分别用于状态译码和产生输出信号;寄存器部分用于存储状态。
实验原理
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状态机的次态是现态及输入信号的函数,输出信号根据状态机的现态或输入信号而定。
状态机可分为两类:摩尔(Moore)型状态机和米里(Mealy)型状态机。Moore型状态机,其输出只为状态机当前状态的函数,而与输入无关。Mealy型状态机,其输出不仅与状态机当前状态有关,而且与输入有关。
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输出
现态
次态
现态
输入
次态逻辑
状态
寄存器
输出逻辑
输出
现态
次态
现态
输入
次态逻辑
状态
寄存器
输出逻辑
(1)Moore型状态机
(2)Mealy型状态机
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