INF1500- Logique des Systèmes numériques 20 Mars 2008

Page 1 sur 4 Par Bah Fatoumata Lamaranah

Conception d’un Contrôleur de feux de circulation

Laboratoire nos 56, INF1500

Objectifs Ce laboratoire ce déroulera sur 2 séances et comptera pour deux laboratoires. Ce laboratoire vous permettra de vous familiariser avec les concepts et les composantes suivantes :

• Machines à états • Implémenter une machine a état a l’aide du Code VHDL

L’objectif de ce laboratoire est de concevoir et de simuler un circuit logique séquentiel de contrôleur de circulation dans un langage de description du matériel (VHDL).

La figure suivante présente les feux de circulation a l’intersection d’une route principale avec une route secondaire :

Les routes sont munies de capteurs permettant de détecter la présence d’automobiles ou de piétons à l’intersection :

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o Capteur0 : voitures sur la route secondaire (SRD) o Capteur1 : piétons sur route secondaire o Capteur2 : voitures sur la route principale (HWY) o Capteur3 : piétons sur route principale.

.

Les entrées du système sont :

o Clk : l’horloge du système o Reset : l’initialisation du système o Capteurs : bus de 4 bits représentant l’arrivée des piétons et/ou des voitures (utilisez

une switch) o TimerCars : est un bus sur 4 bits (bit0 : 2 secondes atteintes. bit1 : pour 4 secondes,

bit2 : pour 8 secondes, bit3 : pour 16 secondes). o TimerPietons : entrée sur 1 bit qui passe à 1 lorsqu’il atteint 0 seconde (décrémente de

4 à 0).

Les sorties du système (global) sont :

o VH : Indique si le feu (led) sur HWY est au Vert o JH : Indique si le feu (led) sur HWY est au Jaune o PH : Piétons sur HWY. La sortie doit être connectée à un afficheur 7 segments. Il

s’agit d’une sortie du timer correspondant, donc ce n’est pas une sortie du contrôleur. o FH : Indique si le feu (led) sur HWY est une Fleche o VSRD : Indique si le feu (led) sur SRD est au Vert o JSRD : Indique si le feu (led) sur SRD est au Jaune o PSRD : Indique si le feu sur SRD marque le bonhomme (Piétons). Cette sortie doit

être connecte a un afficheur 7 segments. Il s’agit d’une sortie du timer correspondant. Cette sortie doit être hors du module Contrôleur donc directement dans le système global.

o FSRD : Indique si le feu (led) sur SRD est une Fleche o TriggerTimerCars : est une sortie du contrôleur (bus de 4 bits) : réinitialise le bon

timer o TriggerTimerPieton : est une sortie du contrôleur (bit) : réinitialise le Timer de

piétons

Le contrôleur fonctionne de la façon suivante :

A l’état initial les feux de HWY sont au vert. Le feu rouge de HWY correspond au feu vert de SRD et vice-versa. Si aucune voiture (Capteur1=0), ni aucun piéton (Capteur2=0) ne sont sur SRD, VH

est actif. Si le capteur0 s’active, SRD passe au vert après que HWY ait fait le cycle (2). Si le capteur1 s’active, SRD passe au vert après que HWY ait fait le cycle (1). Si le capteur2 s’active, HWY passe au vert après que SRD ait fait le cycle (2). Si le capteur3 s’active, HWY passe au vert après que SRD ait fait le cycle (1).

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Si SRD est au vert pendant 8 secondes et Capteurs 3 et 4 inactifs, SRD reste au vert pendant 8 autres secondes et passe au rouge si rien ne se passe.

Le cycle d’un feu de circulation (HWY ou SRD) est le suivant :

(1) Vert -> Jaune ->Piétons ->Fleche ->Vert SRD/HWY(ou Rouge HWY/SRD) ou

(2) Vert -> Jaune ->Fleche -> Vert SRD/HWY (ou Rouge HWY/SRD)

Les durées des feux de circulation sont les suivantes :

o Vert (HWY) : minimum de16 secondes, pas de maximum o Vert (SRD) : minimum de 8 secondes, maximum de 16 secondes o Jaune : 2 secondes o Rouge : le temps nécessaire o Piétons (bonhomme) : 4 secondes o Fleche (tourner à gauche) : 4 secondes

Remarque : le mot bonhomme fait référence a la figure représentant les piétons sur les feux de circulation qu’ont trouve sur les routes.

Procédure à suivre L’évaluation sur la carte se fera lors de la deuxième séance. Mais vous devrez présenter votre Machine à états a la fin de la séance 1.

Étape 1 (Séance 1):

Faites la machine à états du système de contrôle des feux de circulations. Est-ce une machine de Moore ou de Mealy ?

Faites un circuit combinatoire générant les signaux de contrôle des timers (utilisez votre minuterie du lab4).

Etape 2 (Séance 2) :

Écrivez le code VHDL de votre contrôleur. Compilez, synthétisez, implémentez, testez sur la carte.

Barème et format de rapport

Barème

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critère pointsObjectifs, théorie et procédure 4Machine à États 3Circuit combinatoire + Contrôleur 1Contrôleur en VHDL (code) 4Simulations 2

Test sur la carte du système final 4Discussion et observations 3Présentation, orthographe, qualité de la langue 1Total 20

Format du rapport et questions

• Introduction (.5 point) Décrire dans vos mots ce que vous avez fait dans ce laboratoire.

• Description du circuit (8 points)

Explication du fonctionnement de chaque partie de votre circuit (étapes 1 à 3) Les schémas Les traces de simulation :

Faire un zoom et imprimer1 les endroits suivants du circuit : o Les entrées/sorties du premier compteur après 0.65531 ms o Les entrées/sorties du deuxième compteur après 1526 coups d’horloges (ou 1

sec)

• Conclusion (.5 point)

La conclusion est souvent un bon endroit pour discuter des problèmes rencontrés et des améliorations à apporter.

Date de Remise : 21 Avril 2008 à 15 heures au local M-3002

1 Nous suggérons de faire un print screen de l’écran zoomer et de l’importer dans le logiciel Paint (utilitaire Windows). De la, vous pouvez faire un cut and paste dans votre rapport.