具有倒计时显示功能的红黄绿三色交通灯的设计.doc

具有倒计时显示功能的红黄绿三色交通灯设计 摘要 本实验为自主选题设计实验，实验选择具有倒计时显示功能的红黄绿三色交通设计，实验中采用verilog HDL 作为设计功能描述语言，选用Altera公司的MAX II EPM240T100C5最为主控芯片，实验报告中简要介绍了MAX II系列器件，并给出了设计电路图，详细的介绍了交通灯的设计流程，实验报告中还附有实验代码实验结果照片图。 实验项目背景 交通灯为日常生活中常见的设施，交通灯通常指由红、黄、绿三种颜色灯组成用来指挥交通的信号灯。绿灯亮时，准许车辆通行，黄灯亮时，已越过停止线的车辆可以继续通行；红灯亮时，禁止车辆通行。本实验正是按照交通灯的这种指示功能设计的，因此本实验不仅能锻炼自己的实际动手操作能力，解决实际问题的能力，加深自己对verilog设计流程的认识，而且还具有很强的实际意义。 MAX II系列器件简介 选用Altera公司目前市场性价比最高的MAX II系列的CPLD。 Altera推出的 MAX II 器件系列是一款革命性的 CPLD 产品。它基于突破性的CPLD架构，提供业界所有的CPLD系列中单个IO管脚最低成本和最小功耗。这些器件采用想你的查表体系，采用TSMC的0.18um嵌入Flash工艺，使其裸片尺寸仅为同样工艺器件的1/4。 MAX II系列和上一代MAX产品相比，成本降低了一半，功耗只有其1/10， 同时保持了MAX系列原有的瞬态启动、单芯片、非易失性和易用性。新的系列器件容量翻了两番，性能是上一代MAX CPLD的两倍多，是消费类、通信、工业和计算机产品的设计者能够采用MAX II系列器件代替昂贵和不够灵活的小型ASIC和ASSP。 以下主要介绍MAX II系列器件的主要特征。 1. 成本优化的架构：新型MAX II CPLD架构包括基于LUT的LAB阵列、非易失性Flash存储模块和JTAG控制电路。 2. 低功耗：MAX II器件是动态功耗较低的CPLD。 3. 高性能：MAX II器件支持高达300Mhz的内部时钟，可为用户提供更高的系统及性能。通过改善布线结构管脚间的延时与其他同容量的CPLD相比大大降低，目前降低到3.6ns。MAX II系列管脚与管脚之间的最大延时表一： 表一 MAX II系列管脚与管脚之间的最大延时 参数 EPM240 EPM570 EPM1270 EPM2210 单位 tPD1 4.5 5.4 6.0 6.6 ns tPD2 3.6 3.6 3.6 3.6 ns 其中tPD1为最大距离管脚之间的延迟时间（即对角上的管脚之间），tPD2为最小距离管脚的延迟时间（即相邻的管脚之间）。 4. 用户Flash存储器：MAX II CPLD内的用户Flash存储器是一个8k比特，用户可访问且可编程的Flash存储器块，课用于用户自己定义的数据。 5. 实时在系统可编程能力（ISP）：MAX II器件支持实时在系统可编程，允许用户编程正在工程的器件。 6. 灵活的多点压MultiVolt内核：MAX II架构支持MultiVolt，允许器件在1.8V、2.5V或3.3V电压环境下工作。 7. JTAG翻译器：MAX II CPLD具有一种被称为JTAG翻译器的功能，这种功能允许通过MAX II器件执行定制的JTAG指令，配置单板上不兼容的JTAG协议的器件，从而简化了单板管理。 8. I/O能力：MAX II CPLD的I/O能力加强了其易用性和系统能力。表二列出了MAX II器件支持的I/O标准。表三列出了MAX II的I/O特性及其优势。 表二 MAX II的I/O标准 I/O标准 性能 3.3V LVTTL/LVCMOS 300Mhz 2.5V LVTTL/LVCMOS 220Mhz 1.8V LVTTL/LVCMOS 200Mhz 1.5V LVCOMS 150Mhz 3.3V PCI 33Mhz 表三 MAX II的I/O特性及其优势 特性 优势 3.3V, 2.5V, 1.8V1.5V LVTTL/LVCMOS 对板上其他器件，支持广泛的应用和兼容 多I/O区域的MultiVolt I/O支持 多达四个I/O区，其他器件保持3.3V、2.5V、1.8V和1.5V等多个电压级别的无缝连接 PCI支持 可支持32比特、33MHz PCI标准 施密特触发器 提供在3.3V输出电压下最高达300mV和在2.5V下最高达160mV的噪声容限 驱动能力和回转速度可编程 允许用户控制这些参数，以提高信号的完整性 每个I/O管脚一个输出能力（OE） 大量OE允许用户使用更小的器件，降低成本 热插拔支持 可以从上电系统中安全插入或拆除器件 快速I/O连接 能加快tpd和tco时序 设计思想： 本次设计首先提出设