交通灯控制器的课程设计

1、 课程设计课题：交通灯控制器的设计 一、设计目的：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。2、 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

2、秒，然后以每秒减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： l 交通灯有四个状态： G1 Y1 R1 G2 Y2 R2 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.l 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、

3、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。l 控制器控制器的作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。l 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。四、电路设计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l 设计流程20MHZ分频30减计数灯控制电路译码L显示五、实验程序librar

4、y ieee;entity jiaotong is port(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

5、,y2,r2:STD_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) begin if clk'event and clk='1' then-对20HZ进行分频，1HZ if(div<1999

6、9999)then div<=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) is variable t:integer :=31; -初始赋值begin if clr='1'

7、then -夜间时为黄灯闪烁，且为手动控制 pout(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') then t:=t-1; case state is -四种组合状态转换 when s1 => G1<='1' Y

8、1<='0' R1<='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;

9、 else state<=s2; end if; when s3 => 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<=&

10、#39;1'R2<='0' if(t=0) then state<=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&

11、lt;="0000"C0<="0010" when 3 => 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&

12、lt;="0000"C0<="0111" when 8 => C1<="0000"C0<="1000" when 9 => C1<="0000"C0<="1001" when 10=> C1<="0001"C0<="0000" when 11=> C1<="0001"C0<="0001" when 12=> C1&

13、lt;="0001"C0<="0010" when 13=> C1<="0001"C0<="0011" when 14=> C1<="0001"C0<="0100" when 15=> C1<="0001"C0<="0101" when 16 =>C1<="0001"C0<="0110" when 17 =>C1&

14、lt;="0001"C0<="0111" when 18 =>C1<="0001"C0<="1000" when 19 =>C1<="0001"C0<="1001" when 20 =>C1<="0010"C0<="0000" when 21 =>C1<="0010"C0<="0001" when 22 =>C1&

15、lt;="0010"C0<="0010" when 23 =>C1<="0010"C0<="0011" when 24 =>C1<="0010"C0<="0100" when 25 =>C1<="0010"C0<="0101" when 26 =>C1<="0010"C0<="0110" when 27 =>C1&

16、lt;="0010"C0<="0111" when 28 =>C1<="0010"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 an

17、d 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：QUARTUS2、测试方法：FPGA下载验证与仿真验证3、测试结果：满足设计要求以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l 白天l 夜间黄灯闪烁（手动控制）l 设计满足了130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、