Laboratorio 5: Semáforo de dos Vías

Transcripción

1 Laboratorio 5: Semáforo de dos Vías Objetivo. Aplicar los conocimientos teóricos adquiridos en clases sobre máquinas de estados secuenciales mediante la implementación práctica de un semáforo de cuatro vías. Introducción En la siguiente práctica de laboratorio se implementará un semáforo de dos vías, una calle irá de norte a sur y la otra de este a oeste, el semáforo cambiará de estado después de un tiempo determinado, para simular las luces del semáforo utilizaremos los LEDs ld[7:2] en la tarjeta de desarrollo BASYS2. Trabajo Previo A partir de la tabla de estados del semáforo que se muestra a continuación realizar el diagrama de estados para controlar el semáforo. Estados Norte-Sur Este-Oeste Retardo 0 Verde Rojo 5 1 Amarillo Rojo 1 2 Rojo Rojo 1 3 Rojo Verde 5 4 Rojo Amarillo 1 5 Rojo Rojo 1 Procedimiento. 1. Crear un nuevo proyecto en ISE Project Navigator. 2. Crear un nuevo archivo fuente para el Módulo traffic. 3. Agregar una copia del archivo fuente del Módulo clkdiv. 4. Crear un nuevo archivo fuente para el Módulo clkdiv 5. Asigna a la salida una frecuencia más lenta que el reloj propio (mclk = 50 MHz) de la tarjeta. En este módulo designamos 3 salidas de 190 Hz, 47.7 Hz y 3 Hz, que se conexionan con el módulo principal. //Divisor de Reloj module clkdiv( input wire mclk, input wire clr, output wire clk190, output wire clk48, output wire clk3 reg [24:0] q; //25-bit counter (posedge mclk or posedge clr) begin 1

2 if(clr == 1) q <= 0; else q <= q + 1; assign clk190 = q [17]; //190 Hz assign clk48 = q [19]; //47.7 Hz assign clk3 = q [24]; //3 Hz module 6. Módulo traffic_light_top. 7. Agregar el archivo.ucf Universal.ucf 8. Generar el archivo de programación *.bit. 9. Presentar su circuito funcionando al docente encargado del laboratorio con sus conclusiones. Módulo traffic Para manejar los estados en los que se mantrá el semáforo utilizaremos un reloj de 3Hz que obtremos a partir del Módulo clkdiv a como muestra la Fig. 1, por lo tanto si deseamos realizar un retardo de 5 segundos debemos realizar un conteo de 15 ciclos y si deseamos realizar un retardo de 1 segundo debemos realizar un conteo de 3 ciclos. Ya que necesitamos un contador para generar el retardo resulta muy conveniente combinar los registros de estado y los módulos combinacionales en un sólo bloque always como se muestra a continuación. module traffic( input clk, input clr, output reg [5:0] lights reg [2:0] state; reg [3:0] count; parameter SEC5=4'b1111,SEC1=4'b0011; clk or posedge clr) begin if(clr) begin state<=0; else case(state) 0: if(count<sec5)begin state<=0; 2

3 state<=1; 1: if(count<sec1)begin state<=1; state<=2; 2: if(count<sec1)begin state<=2; state<=3; 3: if(count<sec5)begin state<=3; state<=4; 4: if(count<sec1)begin state<=4; state<=5; 5: if(count<sec1)begin state<=5; state<=0; default: state<=0; case parameter rojo=3'b100,amarillo=3'b010,verde=3'b001; 3

4 module case(state) 0:lights={verde,rojo}; 1:lights={amarillo,rojo}; 2:lights={rojo,rojo}; 3:lights={rojo,verde}; 4:lights={rojo,amarillo}; 5:lights={rojo,rojo}; default: lights={verde,rojo}; case Módulo clkdiv Asigna a la salida una frecuencia más lenta que el reloj propio (mclk = 50 MHz) de la tarjeta. En este módulo designamos 3 salidas de 190 Hz, 47.7 Hz y 3 Hz, que se conexionan con el módulo principal. //Divisor de Reloj module clkdiv( input wire mclk, input wire clr, output wire clk190, output wire clk48, output wire clk3 reg [24:0] q; //25-bit counter (posedge mclk or posedge clr) begin if(clr == 1) q <= 0; else q <= q + 1; assign clk190 = q [17]; //190 Hz assign clk48 = q [19]; //47.7 Hz assign clk3 = q [24]; //3 Hz module Módulo traffic_light_top Este es el módulo superior y se encarga de realizar las interconexiones entre el Módulo traffic, el Módulo clkdiv, el reloj mclk, los leds ld[7:2] y el botón btn[3] como muestra la Fig. 1. 4

5 Fig. 1 A continuación se muestra el código necesario para realizar este módulo. module traffic_lights_top( input mclk, input [3:3] btn, output wire [7:2]ld module wire clk3,clr; assign clr=btn[3]; clkdiv U1 (.mclk(mclk),.clr(clr),.clk190(clk190),.clk3(clk3) traffic U2 (.clk(clk3),.clr(clr),.lights(ld) Universal.ucf NET "mclk" LOC = "B8" ; NET "btn[3]" LOC = " A7 " ; #NET "btn[2]" LOC = " M4 " ; #NET "btn[1]" LOC = " C11 " ; #NET "btn[0]" LOC = " G12 " ; 5

6 NET "ld[7]" LOC = " G1 " ; NET "ld[6]" LOC = " P4 " ; NET "ld[5]" LOC = " N4 " ; NET "ld[4]" LOC = " N5 " ; NET "ld[3]" LOC = " P6 " ; NET "ld[2]" LOC = " P7 " ; #NET "ld[1]" LOC = " M11 " ; #NET "ld[0]" LOC = " M5 " ; //rojo1 //amarillo1 //verde1 //rojo2 //amarillo2 //verde2 6