交通灯控制器的课程设计

1、课程设计交通灯控制器的设计学习 QuartusII 的使用方法，熟悉可编程逻辑器件的使用。通过制作来了解交通灯控制系统，交通灯控制系统主要是实现城市十字交叉路口红绿灯的控制。在现代化的大城市中, 十字交叉路口越来越多, 在每个交叉路口都需要使用红绿灯进行交通指挥和管理, 红、黄、绿灯的转换要有一个准确的时间间隔和转换顺序, 这就需要有一个安全、自动的系统对红、黄、绿灯的转换进行管理,本系统就是基于此目的而开发的。二、设计任务：1. 满足如下时序要求：南北方向红灯亮时，东西方向绿灯亮，反之亦然。2. 每一方向的红（绿）黄灯共维持30 秒。3. 当某一方向绿灯亮时，置显示器为30 秒，然后以每秒减

2、1 计数方式工作，直至减到数为3秒时，红绿灯熄灭，黄灯开始间隙闪耀3 秒，减到为0，红绿灯交换，一次工作循环结束，进入下一步另一方向的工作循环。4. 红绿黄灯均采用发光二极管。5. 设计由晶振电路产生1Hz标准秒信号的单元电路。6. 要求对整体电路进行仿真，观察并记录下仿真波形。三、设计原理：交通灯有四个状态：S1.亮灭灭灭灭亮S2.灭闪灭灭灭亮S3.灭灭亮亮灭灭S4.灭灭亮灭闪灭然后重复状态S1.G1 Y1R1 G2 Y2 R2分频器分频器实现的是将高频时钟信号转换成底频的时钟信号，用于触发控制器、计数器和扫描显示电路。该分频器将时钟信号分频成1HZ 和 4HZ 的时钟信号。控制器控制器的作

3、用是根据计数器的计数值控制发光二极管的亮、灭，以及输出倒计时数值给七段数码管的分位译码电路。此外，当检测到为夜间模式时，手动控制点亮黄灯的二极管。计数器这里需要的计数器的计数范围为30-0 。计到 0 后，下一个时钟沿回复到30，开始下一轮计数。此外，当检测到夜间模式时，计数器暂停计数，而系统复位信号使计数器异步清零。1、分频单元电路设计2、 30减计数单元电路设计3、红黄绿灯控制单元电路设计4、译码显示单元电路设计设计流程15灯控制电路20MHLlibrary ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;e

4、ntity jiaotong isport(clk,clr:in std_logic;clk1,clk2,clk3:buffer std_logic; -分频信号pout:out std_logic_vector(6 downto 1);-东西南北的红绿黄灯状态表示C1:out std_logic_vector(3 downto 0);-BCD 码高四位表示C0:out std_logic_vector(3 downto 0);-BCD 码低四位表示end jiaotong;architecture one of jiaotong issignal g1,y1,r1,g2,y2,r2:STD_

5、LOGIC;-1 表示东西方向，2 表示南北方向，g， y， r 分别表示绿灯，黄灯，红灯signal div:integer range 0 to 20000000; -分频1signal divn:integer range 0 to 4000000; -分频2， 用于控制黄灯闪烁type st is(s1,s2,s3,s4);-分别表示红绿黄灯的四种组合状态-signal state:st;beginC:process(clk)beginif clk'event and clk='1' then-对20HZ 进行分频，1HZif(div<19999999)t

6、hendiv<=div+1;clk1<='0'else div<=0; clk1<='1'end if;if(divn<2499999)then-用于黄灯闪烁divn<=divn+1;clk2<='0'else divn<=0; clk2<='1'end if;end if;end process;process (clk1) isvariable t:integer :=31;-初始赋值beginif clr='1' then-夜间时为黄灯闪烁，且为手动控制p

7、out(6)<='0' pout(5)<=clk2 and '1' pout(4)<='0'pout(3)<='0' pout(2)<=clk2 and '1' pout(1)<='0'else if(clk1'event and clk1='1') thent:=t-1;case state is-四种组合状态转换when s1 =>G1<='1' Y1<='0' R1<='

8、0' G2<='0'Y2<='0'R2<='1'if(t=3) then state<=s2;else state<=s1;end if;when s2 =>G1<='0'Y1<='1'R1<='0'G2<='0'Y2<='0'R2<='1'if(t=0) then state<=s3;t:=30;else state<=s2;end if;when s3 =&

9、gt;G1<='0'Y1<='0'R1<='1'G2<='1'Y2<='0' R2<='0'if(t=3) then state<=s4;else state<=s3;end if;when s4 =>G1<='0'Y1<='0'R1<='1'G2<='0'Y2<='1'R2<='0'if(t=0) then sta

10、te<=s1;t:=30;else state<=s4;end if;when others =>NULL;end case;case t is-十进制数与BCD 码一一对应赋值，输出时便于七段显示译码器显示when 0 => C1<="0000"C0<="0000"when 1 => C1<="0000"C0<="0001"when 2 => C1<="0000"C0<="0010"when 3 =&g

11、t; C1<="0000"C0<="0011"when 4 => C1<="0000"C0<="0100"when 5 => C1<="0000"C0<="0101"when 6 => C1<="0000"C0<="0110"when 7 => C1<="0000"C0<="0111"when 8 => C1

12、<="0000"C0<="1000"when 9 => C1<="0000"C0<="1001"when 10=> C1<="0001"C0<="0000"when 11=> C1<="0001"C0<="0001"when 12=> C1<="0001"C0<="0010"when 13=> C1<=

13、"0001"C0<="0011"when 14=> C1<="0001"C0<="0100"when 15=> C1<="0001"C0<="0101"when 16 =>C1<="0001"C0<="0110"when 17 =>C1<="0001"C0<="0111"when 18 =>C1<="

14、;0001"C0<="1000"when 19 =>C1<="0001"C0<="1001"when 20 =>C1<="0010"C0<="0000"when 21 =>C1<="0010"C0<="0001"when 22 =>C1<="0010"C0<="0010"when 23 =>C1<="0010

15、"C0<="0011"when 24 =>C1<="0010"C0<="0100"when 25 =>C1<="0010"C0<="0101"when 26 =>C1<="0010"C0<="0110"when 27 =>C1<="0010"C0<="0111"when 28 =>C1<="0010"

16、;C0<="1000"when 29 =>C1<="0010"C0<="1001"when 30 =>C1<="0011"C0<="0000"when others =>NULL;end case;end if;pout(6)<=G1; pout(5)<=clk2 and Y1;pout(4)<=R1; -东西南北六盏灯对应pout(3)<=G2; pout(2)<=clk2 and Y2;pout(1)<=R2;end if;end process ;end one;六、测试方法与测试结果1、测试仪器：QUARTU S2、测试方法：FPGA下载验证与仿真验证 3、测试结果：满足设计要求20HZ 为基准仿真： 仿真结果：C1：显示30减计数的个位C0：显示30减计数的十位POUT(6): 东西方向绿灯控制端POUT(5): 东西方向黄灯控制端POUT(4): 东西方向红灯控制端POUT(3): 南北方向绿灯控制端POUT(2): 南北方向黄灯控制端POUT(1): 南北方向红灯控制端夜间黄灯闪烁（手动控制）设计满足了1 30秒倒数显示2 两个方向灯的交替3 黄灯在最后3秒闪烁七、讨论该