交通灯控制器的设计——竞赛整理(二)

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关键词
交通信号系统、VHDL语言、ispLEVER、Lattice、ispLSI1032E

题目要求
1. 路型:十字交叉
2. 相变周期:30s
3. 绿闪时间:5s
4. 黄灯时间:2s
5. 绿信比:1:2
6. 定时输入:256Hz TTL
7. 两位数码倒计时
8. 强制放行按钮:东西、南北方向(任意按钮解除)

摘要
 本设计的红绿交通灯信号系统为模拟实际的十字路口交通信号灯。故外部硬件电路方面包括:两组红绿灯、两组七段显示器、一组手动与自动控制开关。软件方面:将红绿灯交通信号系统划分成若干个子电路,赋予VHDL程序代码实现,将各个小电路相连接。交通灯系统可以调整红绿灯电路的强制通行和复位,以增加灵活性。

一、设计状态转移图及软件模块图
1、绘制软件模块图
2、利用状态机绘制状态转移图

二、交通信号系统VHDL模块
 该系统由四个子电路构成(如图):
 
(1) clk_gen 时钟脉冲发生电路(即分频电路)
(2) count_down 倒计时控制电路
(3) traffic_mux 计数秒数选择电路
(4) traffic_fsm 红绿信号灯控制电路

1、 clk_gen 时钟脉冲发生电路
    在红绿交通信号系统中,大多数的情况是通过自动控制的方式指挥交通的。此,为了避免意外事件的发牛,电路必须给一个稳定的时钟才能让系统正常运作。但为了配合高峰时段,防止交通拥挤。有时也必须使用手动控制,即让交警能够顺利指挥交通。clk_gen电路路最主要的功能就是产生—些额外的输出信号,井将其用做后续几个电路的使能控制与同步信号处理。

clk_gen时钟脉冲发生电路VHDL程序:
 
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_arith.all;
use ieee.std_logic_unsigned.all;
entity clk_gen is
 port( reset: in std_logic;
  clk: in std_logic;
  ena_two: in std_logic;
  ena_scan: out std_logic;
  ena_1hz: out std_logic;
  flash_1hz: out std_logic);
end;
architecture behavior of clk_gen is
constant scan_bit: positive :=2;
constant scan_val: positive :=4;
constant two_hz_bit: positive :=7;
constant two_hz_val: positive :=125;
signal clk_scan_ff: std_logic_vector(scan_bit-1 downto 0);
signal clk_2hz_ff: std_logic_vector(two_hz_bit-1 downto 0);
signal ena_s: std_logic;
signal ena_one: std_logic;
signal ena_two: std_logic;
begin
scan:process(reset,clk)
 begin
  if reset='1' then
   clk_scan_ff<="00";
   ena_s<='0';
  elsif (clk'event and clk='1') then
   if clk_scan_ff>=scan_val-1 then
    clk_scan_ff<="00";
    ena_s<='1';
   else
    clk_scan_ff<=clk_scan_ff+1;
    ena_s<='0';
   end if;
  end if;
 end process;
 ena_scan<=ena_s;
two_hz:process(reset,clk,ena_s)
 begin
  if reset='1' then
   ena_one<='0';
   ena_two<='0';
   clk_2hz_ff<="0000000";
  elsif (clk'event and clk='1') then
   if ena_s='1' then
    if clk_2hz_ff>=two_hz_val-1 then
     clk_2hz_ff<="0000000";
     ena_two<='1';
     ena_one<=not ena_one;
    else
     clk_2hz_ff<=clk_2hz_ff+1;
     ena_two<='0';
     ena_one<=ena_one;
    end if;
   end if;
  end if;
 end process;
 ena_1hz<=ena_one and ena_two and ena_s;
 flash_1hz<=ena_one;
end behavior;
 

模块波形仿真:

2、count_down 倒计时控制电路
当过马路的时候,绿灯的一方有时会附加—个显示器告诉行人,日前还剩下几秒信号灯将变红。因此,count_down 电路最主要的功能就是负责接收traffic_mux电路输出的倒计时秒数值,然后将其转换成BCD码,利用七显示管显示.让行人能清楚知道再过多久就会变成红灯。

count_down 倒计时控制电路VHDL程序:
 
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_arith.all;
use ieee.std_logic_unsigned.all;
entity count_down is
port( reset: in std_logic;
 clk: in std_logic;
 ena_1hz: in std_logic;
 recount: in std_logic;
 load: in std_logic_vector(7 downto 0);
 seg7: out std_logic_vector(15 downto 0);
 next_state: out std_logic);
end;
architecture count_down of count_down is
signal cnt_ff: std_logic_vector(7 downto 0);
begin
count:process(clk,reset)
 begin
  if (reset='1') then
   cnt_ff<="00000000";
   seg7<="0000000000000000";
  elsif (clk'event and clk='1') then
   if ena_1hz='1' then
    if (recount='1') then
     cnt_ff<=load-1;
    else
     cnt_ff<=cnt_ff-1;
    end if;
   end if;
   case conv_integer(cnt_ff) is
    when 0=>seg7(15 downto 0)<="0011111100111111";
    when 1=>seg7(15 downto 0)<="0011111100000110";
    when 2=>seg7(15 downto 0)<="0011111101011011";
    when 3=>seg7(15 downto 0)<="0011111101001111";
    when 4=>seg7(15 downto 0)<="0011111101100110";
    when 5=>seg7(15 downto 0)<="0011111101101101";
    when 6=>seg7(15 downto 0)<="0011111101111101";
    when 7=>seg7(15 downto 0)<="0011111100000111";
    when 8=>seg7(15 downto 0)<="0011111101111111";
    when 9=>seg7(15 downto 0)<="0011111101111011";
    when 10=>seg7(15 downto 0)<="0000011000111111";
    when 11=>seg7(15 downto 0)<="0000011001011011";
    when 12=>seg7(15 downto 0)<="0000011001011011";
    when 13=>seg7(15 downto 0)<="0000011001001111";
    when 14=>seg7(15 downto 0)<="0000011001100110";
    when 15=>seg7(15 downto 0)<="0000011001101101";
    when 16=>seg7(15 downto 0)<="0000011001111101";
    when 17=>seg7(15 downto 0)<="0000011000000111";
    when 18=>seg7(15 downto 0)<="0000011001111111";
    when 19=>seg7(15 downto 0)<="0000011001111011";
    when 20=>seg7(15 downto 0)<="0101101100111111";
    when 21=>seg7(15 downto 0)<="0101101100000110";
    when 22=>seg7(15 downto 0)<="0101101101011011";
    when 23=>seg7(15 downto 0)<="0101101101001111";
    when 24=>seg7(15 downto 0)<="0101101101100110";
    when 25=>seg7(15 downto 0)<="0101101101101101";
    when 26=>seg7(15 downto 0)<="0101101101111101";
    when 27=>seg7(15 downto 0)<="0101101100000111";
    when 28=>seg7(15 downto 0)<="0101101101111111";
    when 29=>seg7(15 downto 0)<="0101101101111011";
    when others=>seg7(15 downto 0)<="0011111100111111";
   end case;
  end if;
 end process;
 next_state<='1' when cnt_ff=1 else '0';
end count_down;
 

模块波形仿真:

3、traffic_mux 计数秒数选择电路
traffic_mux电路最主要的功能就是负责输出显示器需要的倒数秒数值,作为倒数显示器电路的计数秒数。

traffic_mux 计数秒数选择电路VHDL程序:
 
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_arith.all;
use ieee.std_logic_unsigned.all;

entity traffic_mux is
 port( reset: in std_logic;
  clk: in std_logic;
  ena_scan: in std_logic;
  recount: in std_logic;
  sign_state: in std_logic_vector(1 downto 0);
  load: out std_logic_vector(7 downto 0));
end;

–define the signal_structure and flow of the device
architecture behavior of traffic_mux is
constant yellow0_time: integer:=5;
constant green0_time: integer:=20;
constant yellow1_time: integer:=5;
constant green1_time: integer:=20;
begin

–to generate a value of counter by load
load_time:process(reset,clk)
 begin
  if reset='1' then
   load<="00000000";
  elsif (clk'event and clk='1') then
   if (ena_scan='1' and recount='1') then
    case sign_state is
     when "00"=>
      load<=conv_std_logic_vector(green1_time,8);
     when "01"=>
      load<=conv_std_logic_vector(yellow0_time,8);
     when "10"=>
      load<=conv_std_logic_vector(green0_time,8);
     when others=>
      load<=conv_std_logic_vector(yellow1_time,8);
    end case;
   end if;
  end if;
 end process;
end behavior;
 

模块波形仿真:

4、traffic_fsm 红绿信号灯控制电路
 在红绿灯交通系统中,大多数的情况是通过自动控制的方式指挥交通的。但为了配合高峰时段,防止交通拥挤,有时还必须使用手动控制,即交警自行指挥交通。因此,traffic_fsm电路除了负责监控路口红绿灯之外,主要的功能就是能够利用开关来切换手动与自动的模式,让交警能够通过外部输入的方式来控制红绿灯交通型号系统的运作。
假如是由于电器效应引起开关误动作,开关抖动的速度是非常快的,故电路可能会产生误动作,本程序的debounce段代码就是为了达到这种抖动消除装置的目的。

traffic_fsm 红绿信号灯控制电路VHDL程序:
 
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_arith.all;
use ieee.std_logic_unsigned.all;
entity traffic_fsm is
port( reset: in std_logic;
 clk: in std_logic;
 ena_scan: in std_logic;
 ena_1hz: in std_logic;
 flash_1hz: in std_logic;
 a_m: in std_logic;
 st_butt: in std_logic;
 next_state: in std_logic;
 recount: out std_logic;
 sign_state: out std_logic_vector(1 downto 0);
 red: out std_logic_vector(1 downto 0);
 green: out std_logic_vector(1 downto 0);
 yellow: out std_logic_vector(1 downto 0));
end;
architecture traffic_fsm of traffic_fsm is
type sreg0_type is (r0g1, r0y1, g0r1, y0r1, y0y1, y0g1, g0y1, r0r1);
signal state: sreg0_type;
signal st_transfer: std_logic;
signal light: std_logic_vector(5 downto 0);
begin
debounce:process (reset,clk,ena_scan,st_butt)
 variable rebn_ff: std_logic_vector(5 downto 0);
 begin
  if (st_butt='1' or reset='1') then
   rebn_ff:="111111";
   st_transfer<='0';
  elsif (clk'event and clk='1') then
   if (ena_scan='1') then
    if (rebn_ff>=3) then
     rebn_ff:=rebn_ff-1;
     st_transfer<='0';
    elsif (rebn_ff=2) then
     rebn_ff:=rebn_ff-1;
     st_transfer<='1';
    else
     rebn_ff:=rebn_ff;
     st_transfer<='0';
    end if;
   end if;
  end if;
 end process;

fsm:process (clk,ena_1hz,reset)
 begin
  if(reset='1') then
   state<=r0g1;
   sign_state<="01";
   recount<='1';
  else
   if (clk'event and clk='1') then
    case state is
     when r0g1 =>
      if (a_m='1' and ena_1hz='1') then
       if (next_state='1') then
        recount<='1';
        state<=r0y1;
        sign_state<="01";
       else
        recount<='0';
        state<=r0g1;
       end if;
      elsif (a_m='0' and ena_scan='1') then
       if (st_transfer='0') then
        recount<='1';
        state<=r0g1;
       else
        recount<='1';
        state<=r0y1;
        sign_state<="01";
       end if;
      end if;
     when r0y1 =>
      if (a_m='1' and ena_1hz='1') then
       if (next_state='1') then
        recount<='1';
        state<=g0r1;
        sign_state<="10";
       else
        recount<='0';
        state<=r0y1;
       end if;
      elsif (a_m='0' and ena_scan='1') then
       if (st_transfer='0') then
        recount<='1';
        state<=r0y1;
       else
        recount<='1';
        state<=g0r1;
        sign_state<="10";
       end if;
      end if;
     when g0r1 =>
      if (a_m='1' and ena_1hz='1') then
       if (next_state='1') then
        recount<='1';
        state<=y0r1;
        sign_state<="11";
       else
        recount<='0';
        state<=g0r1;
       end if;
      elsif (a_m='0' and ena_scan='1') then
       if (st_transfer='0') then
        state<=g0r1;
       else
        recount<='1';
        state<=y0r1;
        sign_state<="11";
       end if;
      end if;
     when y0r1 =>
      if (a_m='1' and ena_1hz='1') then
       if (next_state='1') then
        recount<='1';
        state<=y0g1;
        sign_state<="00";
       else
        recount<='0';
        state<=y0r1;
       end if;
      elsif (a_m='0' and ena_scan='1') then
       if (st_transfer='0') then
        recount<='1';
        state<=y0r1;
       else
        recount<='1';
        state<=r0r1;
        sign_state<="00";
       end if;
      end if;
     when others =>
      state<=r0g1;
      recount<='0';
      sign_state<="00";
    end case;
   end if;
  end if;
 end process;
light<="010010" when (state=r0g1) else
 "011000" when (state=r0y1) else
 "100001" when (state=r0y1) else
 "100100" when (state=r0y1) else
 "110000";
red<=light(5 downto 4);
yellow<=light(3 downto 2) and (flash_1hz & flash_1hz);
green<=light(1 downto 0);
end traffic_fsm;

配合完整模块仿真:

三、完整软件波形仿真结果
1、clk_gen 时钟脉冲发生电路(即分频电路)
2、count_down 倒计时控制电路
3、traffic_mux 计数秒数选择电路
4、traffic_fsm 红绿信号灯控制电路
四、ispLS1032E芯片引脚图
 

波形发生器的制作——竞赛整理(一)

由于是直接从word中复制过来的,图片无法导入,如果想查看全文,请点击这里下载PDF文档。

关键词

运算放大器,正弦波

 

题目要求

1、  能产生正弦波、方波、三角波、锯齿波四种波形的波形发生器;

2、  输出波形的频率为1KHz

3、  要求用模拟运放电路实现(规定用LM324设计)

4、  要求波形的失真度尽量小

5、  Protel原理图仿真工具完成仿真;

6、  在实验班上安装并完成电路调试。

 

摘要

本设计由三个模块电路构成:方波、三角波发生器,后级正弦波发生器和脉冲波、锯齿波发生器。

前级由电压比较器产生方波,对其输出波形进行一次积分产生三角波,三角波再进行一次积分产生正弦波。而对三角波电路增加二极管,控制三角波的逆程冲放电时间,产生脉冲波,并对其积分产生锯齿波。

 

一、方案选择与论证

1、方波、三角波发生器

方波发生器由电路由迟滞比较器和一个RC充放电回路组成,电压比较器是一种产生方波的最简单的电路之一。而三角波可以通过方波信号积分得到。

 

       2、正弦波发生器

       方案一:通过双三极管差分放大器完成正弦波发生器。差分放大器主要有工作点稳定,输入阻抗高,抗干扰能力较强等有点。特别是作为直流放大器时,可以有效的抑制零点漂移,因此可将频率很低的三角波变换成为正弦波。波形变换的原理时利用差分放大器传输特性的非线性。单由于三极管的个性差异,无法避免由于三极管的双指数特性的不同所导致的输出正弦波的失真,而且电路较为复杂。

 

       方案二:通过运放积分器对前级输出三角波进行积分,输出正弦波。由于前级输出三角波是由比较器产生的方波积分而成,只要前级输出的三角波达到设计要求,其产生的正弦波便自然会达到设计要求,不过由于输入三角波的信号幅度已经有所降低,可能导致输出的正弦波幅值较小,故在后级增加同相比例放大器进行放大操作。

电原理图:

 

       就两方案比较,后者由于设置简单,频率和失真都可以达到设计要求,安装简单。故选用了方案二。

 

3、脉冲波、锯齿波发生器

在考虑方波和三角波产生时,一般下降时间远小于上升时间,就可得到锯齿波。故在三角波发生器上端的电容前增加二极管控制上升和下降时间。

 

二、理论分析与参数计算

1、方波、三角波发生器

 

方波、三角波发生器由电压比较器和基本积分器组成,如图所示。

运算放大器A1R1R2R3 Rw1Dz1Dz2组成电压比较器;运算放大器A2R4Rw2R5C1 C2组成反相积分器,比较器与 积分器首尾相连,形成闭环电路,构成能自动产生方波、三角波的发生器。

电路参数: 

1.方波的幅度: Uo1m = Uz ——(1

    2.三角波的幅度: ——(2

3.方波、三角波的频率: ——(3

    其中C可选择C1C2。从式(2)和(3)可以看出,调节电位器Rw1可改变三角波的幅度,但会影响方波、三角波的频率;调节电位器Rw2可改变方波、三角波的频率,但不会影响方波、三角波的幅度。

关于水晶报表分页统计的开发经验

最近在修改学校的程序的发现个很大的问题,水晶报表运行总计字段的统计功能是针对整份报表的,而一般单页页脚的统计是针对当前页的。翻了半天business objects的文档,没有找到,后来google了半天,总算找到了解决方法。使用公式编辑器的自定义字段公式,主要使用whileprintingrecords;这个命令,这是当页面写入时调用此命令下的程序。
 

stu_insurance_1

stu_insurance_2
 

formula_1
whileprintingrecords
;
global numbervar BFtotal;
global numbervar RStotal;
global numbervar BTtotal;
BFtotal:=0;
RStotal:=0;
BTtotal:=0;

 

formula_2
whileprintingrecords
;
global numbervar BFtotal;
global numbervar RStotal;
global numbervar BTtotal;
BFtotal:=BFtotal+{VIEW1.保费};
RStotal:=RStotal+1;
BTtotal:=BTtotal+{VIEW1.补贴};

 

本页保费
whileprintingrecords
;
global numbervar BFtotal;


本页补贴
whileprintingrecords
;
global numbervar BTtotal;


本页人数
whileprintingrecords
;
global numbervar RStotal;

formula_1是页面的初始化,主要是清零操作,需要存放在页面的最初,页眉处。
formula_2是每次调用的计数,存放在计数体内部,这里我放在了详细资料内。
而最后的本页保费、本页补贴、本页人数存放在页脚的用作计数统计的显示使用。