基于VHDL的交通燈設(shè)計(EDA課程設(shè)計報告)!!

1、EDA課 程 設(shè)計實驗報告交通信號控制器的VHDL的設(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 4 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） 主干道上的綠燈時間為 40 秒，支干道的綠燈時間為 20 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。支干道主干道圖 1路口交通管理示意圖ABCD主干道交通燈綠（ 40 秒）黃（4 秒）紅（ 20 秒）紅（4 秒）支干道交通燈紅紅綠黃表 1交通信號燈的 4 種

2、狀態(tài)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、測試結(jié)果及心1得體會。二 設(shè)計原理1、設(shè)計目的：學(xué)習(xí) 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

3、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 256 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)換電路本電路負責紅綠燈的轉(zhuǎn)換。模塊說明：系統(tǒng)輸入信號 ：full: 接收由 clk 電路的提供的 1hz 的時

4、鐘脈沖信號；tm: 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。2模塊說明：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)計方案定時時間到檢測電路狀態(tài)發(fā)生器時間顯示數(shù)據(jù)輸出預(yù)置數(shù)產(chǎn)（兩位二進計時器生電路制計數(shù)器）紅黃綠燈輸出紅黃綠燈信號輸出1 秒時鐘脈沖信控制電路（ RYG）號發(fā)生器圖 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

5、現(xiàn)交通信號燈控制器CLK秒脈沖信號計數(shù)器狀態(tài)寄存器時間顯示數(shù)據(jù)輸出（進程 P3、（進程 P6）發(fā)生器（進程 P1和 P2）P4 和 P5）次態(tài)發(fā)生器信號燈輸出信號（進程 P7）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：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 仿真結(jié)果（如下圖）六 引腳設(shè)置接下來就要選擇目標器件并對相應(yīng)的引腳進行鎖定了，我們選擇的器件為cyclone 系列的 EP1C3T144芯片，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）。本實驗只能用采用模式6 下載調(diào)試，一切正常6七 實驗心得體會通過這次課程設(shè)計，我進一步加深了對電子設(shè)計自動化的了解。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(xué)習(xí)上存在的不足。通過與同學(xué)探討和請教老師， 終于把問題都解決了，并加深了對交通燈原理和設(shè)計思路的了解。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