文档介绍：电路设计与仿真
实验目的:
通过该实验对电路描述语言Verilog HDL有一个初步的学习和了解,初步掌握MAX-PLUS的使用方法。
通过使用555定时器设计模拟电子电路和设计抢答器数字电路并用multisim软件进行仿真分析,掌握电路设计与仿真的一般方法,并掌握multisim软件的使用方法。
实验内容
此次试验一共分为两个大的部分,第一部分采用模块化电路语言Verilog HDL 设计一个交通灯控制电路。第二部分是使用multisim电路设计软件设计并仿真一个由555构成的波形发生模拟电路和由锁存器组成的抢答器数字电路。一下是分别对各试验过程和结果进行的描述和仿真结果。
实验一、交通灯控制器设计
一、实验要求
下图(1)为交通灯控制器框图,图中RA、GA为十字路口东西方向(方向A) 红绿灯, RB、GB为南北方向(方向B) 红绿灯。CLK为内部时钟脉冲,它的频率为一分钟一次,在它的作用下,交通灯交替工作,使A向、B向轮流放行一分钟,C、D为设置在路边的按钮,当行人想过马路时,可按下C或D按钮,
图(1)
控制器接收到此信号,就会在当前的一分钟周期结束后,全部红灯亮,也持续一分钟,让行人通过,以后再回到原工作循环。
二、设计步骤
交通正常运行时,A、B会交替亮起红灯,时间间隔为一分钟。当有行人要通过马路时,会先按下C或D按钮,此时A和B的红灯会在下一个周期亮起让行人通过,在下一周期会跳回正常通行状态。
由上述可知此电路要分成三个部分:
由于现实中时钟信号多为高频,所以要加入分频电路使得产生合适于此电路的时钟信号。
由RS触发器和锁存器构成的信号保持电路,实现对行人信号C和D的状态保持。
由状态转换程序实现的交通灯状态转换电路。
本电路可由四个状态实现全部功能:
s0状态: A向(东西)通行;00
s1状态: B向(南北)通行;01
s2状态: A向通行后转行人通过;以后转B向通行;10
s3状态: B向通行后转行人通过;以后转A向通行;11
交通灯亮起的状态有四种情况:
红灯A 绿灯A 红灯B 绿灯B
Lamp0 lamp1 lamp2 lamp3
A东西 S0 1 0 0 1
B南北 S1 0 1 1 0
行C S2 1 0 1 0
行D S3 1 0 1 0
交通灯状态转换图如下图(2)中所示:
图(2)
采用Verilog语言设计,源程序代码如下所示:
module traffic(lamp,xinput,clk,clk_in,reset,c,d);
input clk;
input reset;
input c;
input d;
output xinput;
reg xinput;
reg[15:0] a;
output[3:0] lamp;
reg[3:0] lamp;
reg[1:0] mm;
output clk_in;
reg clk_in;
parameter b=1000;
always @(posedge clk)
begin
if(reset)
begin
if(a==b)
begin
clk_in<=~clk_in;
a<=0;
end
else
begin
a<=a+1;