EDA交通燈實驗報告

1、EDA實驗報告題 目：交通燈設(shè)計學 院：電子工程學院專 業(yè)：電子信息工程作 者：導(dǎo) 師：孫萬蓉EDA實驗報告：交通燈設(shè)計一、設(shè)計任務(wù)及要求：設(shè)計任務(wù)： 模擬十字路口交通信號燈的工作過程，利用實驗板上的兩組紅、黃、綠LED作為交通信號燈，設(shè)計一個交通信號燈控制器。要求：（1）交通燈從綠變紅時，有 5 秒黃燈亮的間隔時間；（ 2） 交通燈紅變綠是直接進行的，沒有間隔時間；（3） 東西主干道上的綠燈時間為 25 秒，南北支干道的綠燈時間為 25秒；（ 4） 在任意時間，顯示每個狀態(tài)到該狀態(tài)結(jié)束所需的時間。路口示意圖如下：圖 1 路口交通示意圖 表1 交通信號燈的 4種狀態(tài)ABC東西主干道交通燈綠（2

2、5 秒）黃（5 秒）紅（30 秒）南北支干道交通燈紅（30 秒）黃（5 秒）綠（25 秒）設(shè)計要求：（ 1） 采用 VHDL語言編寫程序，并在 QuartusII 工具平臺中進行仿真，下載到 EDA實驗 箱進行驗證。（ 2） 編寫設(shè)計報告，要求包括方案選擇、程序清單、調(diào)試過程及測試結(jié)果。 、設(shè)計原理1、設(shè)計目的：學習 DEA開發(fā)軟件和 QuartusII 的使用方法，熟悉可編程邏輯器件的使用。通過制作 來了解交通燈控制系統(tǒng)，交通燈控制系統(tǒng)主要是實現(xiàn)城市十字交叉路口紅綠燈的控制2、設(shè)計說明（ 1）第一模塊： clk 時鐘秒脈沖發(fā)生電路在紅綠燈交通信號系統(tǒng)中， 大多數(shù)情況是通過自動控制的方式指揮交

3、通的。 因此為了 避免意外事件的發(fā)生，電路必須給一個穩(wěn)定的時鐘（ clock ）才能讓系統(tǒng)正常運作。 模塊說明：系統(tǒng)輸入信號：Clk: 由外接信號發(fā)生器提供 50MHz的時鐘信號； 系統(tǒng)輸出信號： full ：產(chǎn)生每秒一個脈沖的信號；（2）第二模塊：計數(shù)秒數(shù)選擇電路 計數(shù)電路最主要的功能就是記數(shù)負責顯示倒數(shù)的計數(shù)值，對下一個模塊提供狀態(tài)轉(zhuǎn)換信 號。模塊說明：系統(tǒng)輸入： full: 接收由 clk 電路的提供的 1HZ的時鐘脈沖信號；系統(tǒng)輸出信號： tm ： 產(chǎn)生顯示電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號tl：倒計數(shù)值 秒數(shù)個位變化控制信號th：倒計數(shù)值 秒數(shù)十位變化控制信號（3）第三模塊：紅綠燈狀態(tài)轉(zhuǎn)換電路 本電路

4、負責紅綠燈的轉(zhuǎn)換。模塊說明：系統(tǒng)輸入信號： tm:full: 接收由 clk 電路的提供的 1Hz 的時鐘脈沖信號； 接收計數(shù)秒數(shù)選擇電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號；系統(tǒng)輸出信號：comb_out: 負責紅綠燈的狀態(tài)顯示。4）第四模塊：時間顯示電路本電路負責紅綠燈的計數(shù)時間的顯示模塊說明：定時時間到檢測時間顯示數(shù)據(jù)輸系統(tǒng)輸入信號： tl ：倒計數(shù)值 秒數(shù)個位變化控制信號； th ：倒計數(shù)值 秒數(shù)十位變化控制信號； 系統(tǒng)輸出信號： led7s1: 負責紅綠燈的顯示秒數(shù)個位 led7s2 ： 負責紅綠燈的顯示秒數(shù)十位。 三、 設(shè)計方案狀 態(tài)發(fā) 生器 （兩 位 出紅黃綠燈輸出紅黃綠燈信 控制電路號輸出1 秒時鐘脈

5、沖圖 2 交通信號燈控制器的原理框圖采用 VHDL語言輸入的方式實現(xiàn)交通信號燈控制器CLK秒脈沖信計數(shù)器狀態(tài)寄存號發(fā)生器（進程器時間顯示數(shù)據(jù)輸出次態(tài)發(fā)生器信號燈輸出信 信 號 燈輸出圖3 交通信號燈控制器程序原理框圖該程序由 7個進程組成，進程 P1和 P2將CLK信號分頻后產(chǎn)生 1秒信號，進程 P3、P4、 P5 構(gòu)成兩個帶有預(yù)置數(shù)功能的十進制計數(shù)器， 其中 P4產(chǎn)生允許十位計數(shù)器計數(shù)的控制信 號。進程 P6 實現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換和產(chǎn)生狀態(tài)轉(zhuǎn)換的控制信號，進程 P7產(chǎn)生次態(tài)信號和信號燈 輸出信號，以及每一個狀態(tài)的時間值。四、程序清單：LIBRARY IEEE;USE traffic ISPORT (

6、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:dm;SIGNAL FULL : STD_LOGIC;SIGNAL tl :STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);SIG

7、NAL th:STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);SIGNAL tm :STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);SIGNAL TIME :STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);BEGINP_REG: PROCESS(CLK)VARIABLE CNT8:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);BEGINIF CLKEVENT AND CLK=1 THENCNT8:=01111111;FULL=1;ELSE CNT8 := CNT8+1;FULL = 0;END IF;END IF;END PROCESS P_REG;P

8、ROCESS(full)BEGINIF fullEVENT AND full=1 THENIF TIME1000011 THENTIME=TIME+1;ELSe TIME =0000000;END IF;END IF;END PROCESS;REG:process( full,current_state)BEGINIF full=1 AND fullEVENT THEN current_statecomb_out=001100;tm=39-time;if time=39 then next_state=s1;else next_statecomb_out=010100;tm=43-time;i

9、f time=43 then next_state=s2;else next_statecomb_out=100010;tm=63-time;if time=63 then next_state=s3;else next_statecomb_out=100001;tm=67-time;if time=67 then next_state=s0;else next_state=30 THEN th=11;tl=20 THEN th=10;tl=10 THEN th=01;tl=tm-10;ELSE th=00;tlled7s1led7s1led7s1led7s1null;end case;cas

10、e tl iswhen 0000000=led7s2led7s2led7s2led7s2led7s2led7s2led7s2led7s2led7s2led7s2null;end case;end process;end;五、電路及波形圖1.波形圖圖 4 仿真波形圖2引腳設(shè)置選擇的器件為 cyclone3 系列的 EP3C16F484C芯6 片，引腳鎖定方法如下圖所示。將 未使用的管腳設(shè)置為三態(tài)輸入（一定要設(shè)置，否則可能會損壞芯片） 。圖 5 引腳使用圖六、硬件測試及說明用實驗板上的 6個 LED作為交通信號燈，設(shè)計一個交通信號燈控制器。 1、交通燈從綠變紅時，有 5 秒黃燈亮的間隔時間； 2、交通燈紅變綠是直接進行的，沒有間隔時間；3、紅燈時間為 30秒。綠燈時間為 25 秒。黃燈時間為 5秒。七、實驗心得體會通過這次課程設(shè)計，我進一步加深了對數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計的了解。并進一步熟練了 對 QuartusII 軟件的操作。在編寫程序的過程中，遇到了很多問題，使我發(fā)現(xiàn)自己以前學習上存在的不足。同時也掌握了做課程設(shè)計的一般流程，為以后的設(shè)計積累了一定的經(jīng)驗。做課程設(shè)計時，先查閱相關(guān)知識，把原理吃透，確定一個大的設(shè)計方向，在按照 這個方向分模塊的把要實現(xiàn)的功能用流程圖的形式展示。最后參照每個模塊把輸入和輸 出引腳設(shè)定，