2. Общее задание на курсовое проектирование

Необходимо синтезировать конечный автомат с произвольной сменой состояний, каждое из которых отражает некоторое событие. Возможность перехода из одного состояния в другое зависит от сигнала x, который формируется с помощью счетчика тактов. В некоторых заданиях также предусматривается формирование дополнительного управления от внешних источников.

В синтез входит:

1. Построение временной диаграммы работы счетчика тактов с указанием интервалов времени формирования управляющего сигнала x;

2. Программа на Verilog HDL для реализации автомата на макете в FPGA CycloneV;

3. Диаграмма состояний автомата.

В задании таблица переходов (Таблица 1) отражает ход смены состояний с учетом времени удержания предшествующего состояния в тактах.

Таблица состояний (Таблица 2) отражает событие, соответствующее полученному состоянию, и отображение состояния на выходной шине. Состояние выходной шины при реализации выводится на сегментные индикаторы.

2. Вариант задания на курсовое проектирование

Для реализации курсового проекта выбран конечный автомат – светофор.

Возможные состояния на выходной шине:

- красный (r);

- желтый (Y);

- зеленый (G);

- зеленый +правый поворот (G-);

Таблица 1 – Таблица переходов

S0(начальное)	Состояния
x	S1	S2	S3	S4
x=0	S1	S3	S3	S4
x=1	S2	S3	S4	S1
Время удержания(такт)	3	1	2	2

Таблица 2 – Таблица состояний

Состояние	S1	S2	S3	S4
Событие	1	2	3	4
Выходная шина	R	Y	G-	G

Глава 2. Разработка конечного автомата – светофора

1. Описание устройства

Работой светофора управляет контроллер либо вычислительное устройство. Предусмотрена возможность управления светофором вручную со специального пульта. Однако опыт показывает, что регулировщик может без надобности в силу чисто психологических причин увеличивать время действия тех или иных сигналов, что приводит к задержке транспортных средств. При автоматической работе светофора переключение сигналов производится контроллером, представляющим собой электромеханическое или электронное устройство. Простейшим контроллером является электромеханический с одной программой (рис. 1).

Рисунок 1 – Контроллер работы светофора

Однофазный синхронный электродвигатель 1 вращает редуктор 2, передаточное отношение которого выбирается с учетом характеристик двигателя и длительности цикла. На специальной оси укреплены профилированные диски 3. Диски при вращении поочередно замыкают и размыкают контакты 4 через которые к обмотке поляризованного реле 6 подводится постоянный ток различной полярности. При срабатывании реле контактами 7 и 5 включается один из трех сигналов светофора. На схеме показано положение, когда контакт 7 включил желтый сигнал. При дальнейшем вращении кулачка замыкается другая группа контактов 4, посылая в реле 6 ток обратной полярности. В результате контакт 7 притягивается, а контакт 5 перебрасывается в положение, показанное пунктиром, при этом включается красный сигнал светофора 8. Продолжительность красного сигнала равна времени скольжения контакта по той части профилированного диска, которая соответствует красной фазе. После красного сигнала включается желтый, зеленый, желтый и опять красный. Автомат может управлять одновременно несколькими светофорами.