VHDL交通灯信号控制器的设计.doc

交通灯信号控制器的设计1. 实验目的（1） 熟悉MAX+plus软件的基本使用方法。（2） 熟悉GW48CK EDA实验开发系统的基本使用发放。（3） 学习VHDL基本逻辑电路和状态机电路的综合设计应用。2. 实验内容设计并调试好一个十字交叉路口的交通灯控制器，具体要求如下：（1） 东西、南北方向有红、黄、绿指示灯，两个显示数码管。（2） 当南北方向允许通行亮绿灯时，东西方向亮红灯，而东西方向允许通行亮绿灯时，南北方向亮红灯。（3） 工作顺序为东西方向红灯亮45秒，前40秒南北方向绿灯亮，后5秒黄灯亮。然后南北方向红灯亮45秒，前40秒东西方向绿灯亮，后5秒黄灯亮。整个设计包括计时信号发生器、交通灯控制器以及译码显示电路的设计。用GW48CK EDA实验开发系统进行硬件验证。3. 实验条件（1） 开发软件：MAX+plus。（2） 实验设备：GW48CK EDA实验开发系统。（3） 拟用芯片：EPF10K10-OLCC84。4. 实验设计（1） 系统的原理框图（2） VHDL源程序LIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.ALL;USE ieee.std_logic_unsigned.ALL;ENTITY nclight ISPort( clk : in std_logic; -xsh1 : out std_logic_vector(5 downto 0); -xsh2 : out std_logic_vector(5 downto 0); ra,rb,ya,yb,ga,gb : out std_logic );END nclight;Architecture a of nclight istype state is (S0,S1,S2,S3);signal presentstate,nextstate : state;-signal tmp40 : integer range 0 to 40 :=0;-signal tmp5 : integer range 0 to 5 :=0;signal tmp40 : std_logic_vector(5 downto 0) :=101000;signal tmp5 : std_logic_vector(2 downto 0):=101;signal timeout40,timeout5 : std_logic;signal rst40,rst5 : std_logic :=0;signal en40,en5 : std_logic :=0;signal q : std_logic_vector(1 downto 0);signal sec : std_logic;Begin-get 1 hz clock pulsehz1: process(clk)beginif clkevent and clk=1 then q=q+1; end if;sec=q(1); -get 1 hz clock pulseend process;-reg: process(sec)beginif secevent and sec=1 then presentstate ra=0; ya=0; ga=1; rb=1; yb=0; gb ra=0; ya=1; ga=0; rb=1; yb=0; gb ra=1; ya=0; ga=0; rb=0; yb=0; gb ra=1; ya=0; ga=0; rb=0; yb=1; gb ra=1;ya=0;ga=0;rb=1; yb=0; gbrst40=0;en40=1;rst5=1;en5=0;iftimeout40=1 then nextstate=s1;else nextstaterst5=0;en5=1; rst40=1;en40=0; if timeout5=1 then nextstate=s2;else nextstaterst40=0;en40=1; rst5=1;en5=0; if timeout40=1 then nextstate=s3;else nextstaterst5=0;en5=1;rst40=1;en40=0;if timeout5=1 then nextstate=s0;else nextstate nextstate=s0; rst40=0;en40=0; rst5=0;en5=0;end case;end process;-cnt40 : process(sec,rst40,en40)beginif rst40=1 then tmp40=101000;elsif secevent and sec=1 thenif en40=1 then if tmp40=000001 then tmp40=101000; else tmp40=tmp40-1;end if;-end if;end if; iftmp40=000001thentimeout40=1;elsetimeout40=0;end if;end process;- -cnt5 : process(sec,rst5,en5)beginif rst5=1 then tmp5=101;elsif secevent and sec=1 thenif en5=1 then if tmp5=001 then tmp5=101;else tmp5=tmp5-1;end if;- end if;end if; if tmp5=001 then timeout5=1;else timeout5=0;end if;- end process;-end a;(3)管脚锁定文件设计实体I/O标识插座序号芯片可用资源序号芯片管脚序 号RAPIO8I/O817YAPIO9 I/O9 16GAPIO10I/O1019RBPIO11I/O1121TBPIO12I/O1222GBPIO13I/O1323TMP40 (6 TO 4)PIO22-20I/O22-2037,36,35TMP40 (3 TO 0)PIO19-16 I/O19-16 30,29,28,27TMP5 (2 TO 0)PIO46-44I/O46-4478，73，72备注验证设备：GW48CK ；实验模式：NO.5实验芯片：EPF10K10-OLCC84；5. 实验结果及总结（1）系统仿真情况从系统仿真结果（本仿真结果可通过同时按下“ALT+PrtSc”键抓取当前屏幕信息放入剪贴板中，再在WORD文档中通过粘贴的方法获得）可以看出，本系统完全符合设计要求。（2）硬件测试情况接好后，计时开始，RA 亮时YB,GB先后亮，然后RB亮时，YA,GA先后亮；绿灯，黄灯亮的同时，数显器计数情况为40，39，3840；5，4，3，2，1，5。从实验结论可以看出，本系统满足设计要求。（3）实验体会总结 这次一整天的EDA课程设计，可以说是苦多于甜，但是不仅巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次设计，进一步加深了对EDA的了解，让我对它有了更加浓厚的兴趣。在程序时，遇到了不少问题，特别是各元件之间的连接，以及信号的定义，总是有错误，在细心的检查下，终于找出了错误和警告，排除困难后，程序编译就通过了，心里终于舒了一口气。在波形仿真时，也遇到了一点困难,想要的结果不能在波形上得到正确的显示:在设定输入的时钟信号后，计时开始，但是始终看不到红黄绿灯的变化。后来，在几次的调试之后，才发现是因为输入的时钟信号对于器件的延迟时间来说太短了。经过屡次调试，终于找到了比较合适的输入数值：Endtime的值需要设置的长一点：1000us左右，这样就可以观察到完整的仿真结果。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高