AUTOMATY

LABORATORIUM
TECHNIKA CYFROWA
AUTOMATY
Rev.1.2
LABORATORIUM TECHNIKI CYFROWEJ: AUTOMATY
1.
Projekty
Przy projektowaniu pamięci można korzystać ze wszystkich elementów bibliotecznych i pełnej
składni VHDL
Ocena 3.0
1. Detektor sekwencji 00 lub innej wybranej przez prowadzącego
2. Detektor sekwencji 101 lub innej wybranej przez prowadzącego
3. Sumator szeregowy z wykorzystaniem procedury kodowania automatu
4. Subtraktor szeregowy z wykorzystaniem procedury kodowania automatu
5. Komparator szeregowy z wykorzystaniem procedury kodowania automatu
6. Szeregowy detektor parzystości z wykorzystaniem procedury kodowania automatu
Ocena 4.0
1. Automat sterujący światłami ulicznymi: np. sygnał zegarowy co 5s i stany świateł:
Red= 1 dla t= 0-15s, Orange= 1 dla t= 10-15s i t= 55s-60s, Green= 1 dla t= 15-55s. Okres
60s. (użyć 3 czerwone diody)
2.
Detektor sekwencji 000 oraz 111 (lub innych wybranych przez prowadzącego). Na wyjściu
detektora jest 00 jeśli sekwencja nie jest wykryta, 01 jeśli wykryta jest pierwsza sekwencja
oraz 10 jeśli zostanie wykryta druga sekwencja
3. Automat sterujący światłami dla samochodów i pieszych (droga jednokierunkowa z
przyciskiem na przejściu dla pieszych)
4.
Automat wykrywający sekwencję 101 (lub innej wybranej przez prowadzącego). Po
wykryciu sekwencji na wyjściu jest 1 jest ona utrzymywana do wykrycia kolejnej sekwencji
101 potem zmienia się na 0. Przy kolejnym wykryciu sekwencji stan wyjściowy jest
zmieniany znowu na 1.
6. Układ zabezpieczający, który po podaniu sekwencji 4 cyfr 3 bitowych otwiera zamek.
7. Automat sterujący czterema cyframi wyświetlacza siedmiosegmentowego, w danej chwili
czasowej aktywna jest tylko jedna cyfra. Wszystkie cyfry są po kolei wyświetlane z
częstotliwością całkowitą nie mniejszą niż 100Hz.
8. Układ nadpróbkujący zabezpieczający przed zakłóceniami. Zamiast próbkować sygnał wejściowy
z częstotliwością f, użyj częstotliwości 8*f. Następnie na podstawie wyniku otrzymanego z 8
rejestrów typu D, przeprowadź głosowanie czy próbkowany sygnał jest równy 0 czy 1.
9. Układ dodający sekwencyjnie 3 liczby (liczby wejściowe są podawane sekwencyjnie od bitu
najmłodszego). W wyniku sumowania (3 bitów wejściowych i dwóch bitów przeniesienia
wejściowego z poprzedniego bitu) mamy 1 bit sumy i 2 bity przeniesienia wyjściowego (do
następnego bitu).
Ocena 5.0
1. Automat sterujący oświetleniem pomieszczenia (włączający oświetlenie kiedy ktoś
jest w pomieszczeniu i wyłączający jeśli nikogo nie ma, sygnałem wejściowym jest sygnał Up = '1'
 osoba wchodzi do pomieszczenie, Up = 0  osoba wychodzi z pomieszczenie i Clk)
2. Automat do wydawania napojów (przyjmuje:10gr, 20gr, 50gr, 1zł, 2zł, 5zł. Koszt napoju 3,70
zł, lub inny ustalony przez prowadzącego)
KATEDRA ELEKTRONIKI AGH
2
LABORATORIUM TECHNIKI CYFROWEJ: AUTOMATY
3. Automat sterujący sygnalizacją świetlną na skrzyżowaniu (tylko ruch samochodowy, dwa
prostopadłe kierunki ruchu)
4. Automat synchroniczny sterujący pompą w basenie. Są dwa czujniki poziomu Low, High,
oraz dwa stany wyjściowe: 0) nie rób nic, 1) pompuj wodę do basenu. Automat ma mieć
histerezę i ma działać tak aby poziom wody utrzymywał się pomiędzy stanem Low i High.
Układ ma dodatkowy sygnał pomocniczy clk.
5.
Automat sterujący pracą dodatkowego wypuszczania wody z zapory na zalewnie. Do
dyspozycji są dwa czujniki Low i High. Automat ma pilnować aby poziom wody nie
przekraczał poziomu maksymalnego oraz nie spadał poniżej wartości minimalnej.
6. Zaprojektować synchroniczny układ sterujący przejazdem kolejowym jednotorowym z
możliwością przejazdu pociągu w dwóch kierunkach. Układ ma dodatkowy sygnał
pomocniczy clk (aby otrzymać automat synchroniczny).
7. Układ mnożący sekwencyjnie dwie liczby czterobitowe A, B. Liczba B jest zapisywana w
rejestrze PISO (pierwszy LSB). W każdym takcie zegara wyjście Y jest przesuwane o jeden bit
w prawo. Dodatkowo jeśli wyjście PISO jest równe '1' do bitów Y(7:4) dodawana jest wartość
wejściowa A. Wynik jest otrzymany po 4 taktach zegara (+ 1 takt zegara na wpis do PISO i
zerowanie wyjścia Y).
8. Układ zabezpieczający, który po podaniu sekwencji 4 cyfr 3 bitowych otwiera zamek. Układ
wymaga wstępnego zaprogramowania (zdefiniowania sekwencji kodu).
9. Układ sterowania drzwiami obrotowymi. Drzwi się obracają w normalnym trybie pracy.
Zwalniają gdy, ktoś się zbliża i obracają się wolno podczas przechodzenia oraz zatrzymują się,
gdy w przypadku zatrzaśnięcia osoby. Do emulacji drzwi wykorzystaj wyświetlacz siedmiosegmetnowy.
3. Wykorzystywany sprzęt i oprogramowanie
 Xilinx ISE 14.6
 Platforma Digilent Spartan-3
4. Wykonanie ćwiczenia
4.1. Wyznaczenie i sprawdzenie funkcji logicznych
Z wykorzystaniem programu Xilinx ISE należy stworzyć projekt realizujący zadany temat.
Następnie należy przeprowadzić symulację funkcjonalną przygotowanego układu w oparciu o Test
Bench. Otrzymane wyniki zaprezentować prowadzącemu.
4.2. Praktyczna realizacja projektu
Przesymulowany projekt układu należy uruchomić przy użyciu platformy Digilent Spartan-3.
Przed implementacją układu należy przyporządkować sygnały do odpowiednich portów determinując
sposób wprowadzania danych oraz sposób reprezentacji danych wyjściowych. W tym celu należy
dołączyć do projektu plik *.ucf.
Następnie zaprogramować FPGA i przetestować działanie zaimplementowanego projektu.
Otrzymane wyniki zaprezentować prowadzącemu.
5. Literatura
 Wykłady
http://www.fpga.agh.edu.pl/tc/?Wyk%B3ady (sekcja automaty)
KATEDRA ELEKTRONIKI AGH
3
LABORATORIUM TECHNIKI CYFROWEJ: AUTOMATY
 Wprowadzenie do laboratorium PC
http://www.fpga.agh.edu.pl/tc/?download=wstep_lab_komp_1.pdf
http://www.fpga.agh.edu.pl/tc/?download=wprodzenieKomp_II.pdf

Platforma Digilent Spartan-3 - manual
http://www.fpga.agh.edu.pl/russek/sprzetowa/Spartan3/S3BOARD-rm.pdf

J. Pieńkoś, J. Turczyński, Układy scalone TTL w systemach cyfrowych
KATEDRA ELEKTRONIKI AGH
4