基于VHDL的交通灯设计(EDA课程设计报告)!!

1、EDA课 程 设计实验报告交通信号控制器的VHDL的设计一、设计任务及要求：设计任务： 模拟十字路口交通信号灯的工作过程，利用实验板上的两组红、黄、绿 LED作为交通信号灯，设计一个交通信号灯控制器。要求：（ 1） 交通灯从绿变红时，有 4 秒黄灯亮的间隔时间；（ 2） 交通灯红变绿是直接进行的，没有间隔时间；（ 3） 主干道上的绿灯时间为 40 秒，支干道的绿灯时间为 20 秒；（ 4） 在任意时间，显示每个状态到该状态结束所需的时间。支干道主干道图 1路口交通管理示意图ABCD主干道交通灯绿（ 40 秒）黄（4 秒）红（ 20 秒）红（4 秒）支干道交通灯红红绿黄表 1交通信号灯的 4 种

2、状态设计要求：（ 1） 采用 VHDL语言编写程序，并在 QUARTUSII工具平台中进行仿真，下载到EDA实验箱进行验证。（ 2） 编写设计报告，要求包括方案选择、程序清单、调试过程、测试结果及心1得体会。二 设计原理1、设计目的：学习 DEA开发软件和 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2设计说明（ 1）第一模块： clk 时钟秒脉冲发生电路在红绿灯交通信号系统中，大多数情况是通过自动控制的方式指挥交通的。因此为了避免意外事件的发生，电路必须给一个稳定的时钟（ clock ）才能让系

3、统正常运作。模块说明：系统输入信号：Clk: 由外接信号发生器提供 256 的时钟信号；系统输出信号： full ：产生每秒一个脉冲的信号；（ 2）第二模块：计数秒数选择电路计数电路最主要的功能就是记数负责显示倒数的计数值， 对下一个模块提供状态转换信号。模块说明：系统输入： full: 接收由 clk 电路的提供的 1hz 的时钟脉冲信号；系统输出信号： tm： 产生显示电路状态转换信号tl ：倒计数值秒数个位变化控制信号th：倒计数值秒数十位变化控制信号（3）第三模块：红绿灯状态转换电路本电路负责红绿灯的转换。模块说明：系统输入信号 ：full: 接收由 clk 电路的提供的 1hz 的时

4、钟脉冲信号；tm: 接收计数秒数选择电路状态转换信号；系统输出信号：comb_out:负责红绿灯的状态显示。（4）第四模块：时间显示电路本电路负责红绿灯的计数时间的显示。2模块说明：系统输入信号：tl ：倒计数值 秒数个位变化控制信号；th：倒计数值 秒数十位变化控制信号；系统输出信号：led7s1:负责红绿灯的显示秒数个位。led7s2：负责红绿灯的显示秒数十位。三、设计方案定时时间到检测电路状态发生器时间显示数据输出预置数产（两位二进计时器生电路制计数器）红黄绿灯输出红黄绿灯信号输出1 秒时钟脉冲信控制电路（ RYG）号发生器图 2 交通信号灯控制器的原理框图采用 VHDL语言输入的方式实

5、现交通信号灯控制器CLK秒脉冲信号计数器状态寄存器时间显示数据输出（进程 P3、（进程 P6）发生器（进程 P1和 P2）P4 和 P5）次态发生器信号灯输出信号（进程 P7）信号灯输出图 3 交通信号灯控制器程序原理框图该程序由 7 个进程组成，进程 P1 和 P2 将 CLK信号分频后产生1 秒信号，进程 P3、P4、P5 构成两个带有预置数功能的十进制计数器， 其中 P4 产生允许十位计数器计数的控制信号。进程 P6 实现状态转换和产生状态转换的控制信号，进程 P7 产生次态信号和信号灯输出信号，以及每一个状态的时间值。四程序清单：3LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_L

6、OGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY traffic ISPORT (clk:in std_logic;led7s1:out std_logic_vector(6 downto 0);led7s2:out std_logic_vector(6 downto 0);comb_out:out std_logic_vector(5 downto 0);END;ARCHITECTURE one OF traffic ISTYPE dm IS (s0,s1,s2,s3);SIgnal current_state,next_state:d

7、m;SIGNAL FULL : STD_LOGIC;SIGNALtl :STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);SIGNALth:STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);SIGNALtm :STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);SIGNALTIME:STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);BEGINP_REG: PROCESS(CLK)VARIABLE CNT8:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);BEGINIF CLK'EVENT AND CLK='1' THENIF CN

8、T8 = "11111111" THENCNT8:="01111111"FULL<='1'ELSE CNT8 := CNT8+1;FULL <= '0'END IF;END IF;END PROCESS P_REG;PROCESS(full)BEGINIF full'EVENT AND full='1' THENIF TIME<"1000011" THENTIME<=TIME+1;ELSe TIME <="0000000"END

9、IF;END IF;END PROCESS;REG:process( full,current_state)BEGINIF full='1' AND full'EVENT THENcurrent_state<=next_state;END IF;4END process;COM:process(current_state, time)begincase current_state iswhen s0=>comb_out<="001100"tm<=39-time;if time=39thennext_state<=s1;e

10、lse next_state<=s0;end if;when s1=>comb_out<="010100"tm<=43-time;if time=43 thennext_state<=s2;else next_state<=s1;end if;when s2=>comb_out<="100010"tm<=63-time;if time=63 thennext_state<=s3;else next_state<=s2;end if;when s3=>comb_out<=&quo

11、t;100001"tm<=67-time;if time=67 thennext_state<=s0;else next_state<=s3;end if;end case;end process;PROCESS(tm)BEGINIF tm>=30 THEN th<="11"tl<=tm-30;ELSIF tm>=20 THEN th<="10"tl<=tm-20;ELSIF tm>=10 THEN th<="01"tl<=tm-10;ELSEth<

12、;="00"tl<=tm;END IF;END PROCESS;process(th,tl)begincase th iswhen"00"=>led7s1<="0111111"when"01"=>led7s1<="0000110"when"10"=>led7s1<="1011011"when"11"=>led7s1<="1001111"when others=&g

13、t;null;end case;case tl iswhen "0000000"=>led7s2<="0111111"when"0000001"=>led7s2<="0000110"when "0000010"=>led7s2<="1011011"when"0000011"=>led7s2<="1001111"5when"0000100"=>led7s2<=

14、"1100110"when "0000101"=>led7s2<="1101101"when "0000110"=>led7s2<="1111101"when"0000111"=>led7s2<="0000111"when "0001000"=>led7s2<="1111111"when "0001001"=>led7s2<="

15、1101111"when others=>null;end case;end process;end;五 仿真结果（如下图）六 引脚设置接下来就要选择目标器件并对相应的引脚进行锁定了，我们选择的器件为cyclone 系列的 EP1C3T144芯片，引脚锁定方法如下图所示。将未使用的管脚设置为三态输入（一定要设置，否则可能会损坏芯片）。本实验只能用采用模式6 下载调试，一切正常6七 实验心得体会通过这次课程设计，我进一步加深了对电子设计自动化的了解。并进一步熟练了对 QuartusII软件的操作。在编写程序的过程中，遇到了很多问题，使我发现自己以前学习上存在的不足。通过与同学探讨和请教老师， 终于把问题都解决了，并加深了对交通灯原理和设计思路的了解。同时也掌握了做课程设计的一般流程，为以后的设计积累了一定的经验。做课程设计时，先查阅相关知识，把原理吃透，确定一个大的设计方向， 在按