交通灯各模块设计.doc

交通灯模块设计1.分频器模块设计与仿真该模块可将频率为1KHZ的脉冲波，经过分频变为频率为1HZ的脉冲波，这样我们就得到了周期为1S的脉冲波。分频器程序清单如下：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity fenpinqi isport ( clk1khz:in std_logic; clk1hz:out std_logic);end fenpinqi;architecture a of fenpinqi isbeginprocess( clk1khz )variable q: integer:=0 ; variable r:std_logic:=0;begin if clk1khzevent and clk1khz=1 then if q=512 then r:=not r; q:=0; else q:=q+1; end if;clk1hz=r;end if;end process;end a;分频器程序仿真结果如图1-1所示： 图1-1 分频器程序仿真结果图在分频器程序仿真结果图中，clk1khz 为输入脉冲信号，频率为1khz；clk1hz为输出脉冲信号，频率为1hz。从图中，我们可以看出clk1hz的周期为1s。这表明程序的确把1khz的信号分频成1hz的信号。2.控制模块设计与仿真控制模块可根据clk的脉冲信号输出S的值，下个模块根据S的值来决定红绿灯的状态。同时对倒计时的信号赋初值。控制模块程序清单：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity control isport( clk:in std_logic; s:out std_logic_vector(2 downto 0); loadat,loadbt:out std_logic; at,bt:out integer range 0 to 80);end control;architecture a of control issignal t:integer;begin process(clk) begin if clkevent and clk=1 then loadat=0;loadbt=0; if t=0 then s=000; at=80; loadat=1; elsif t=15 then s=001; bt=45; loadbt=1; elsif t=60 then s=010; elsif t=65 then s=011; bt=80; loadbt=1; elsif t=80 then s=100; at=45; loadat=1; elsif t=125 then s=101; end if; t=t+1; end if;if t=130 then t=0; end if; end process;end a;控制模块程序仿真结果如图3-5所示: 图3-5 控制模块程序仿真结果图在控制模块程序仿真结果图中，只有一个输入信号clk，它是一个频率为1hz的时钟脉冲信号，输出信号有3个分别是s、at、bt。程序中，通过变量t的值来确定输出信号s的值，并由此确定将要赋得倒计时的初值，然后赋给at，bt。在每次给at，bt赋值时，都会使另一个输出信号loadat，loadbt变成高电平，从而可以触发下一模块的装载。3.倒计时模块设计与仿真倒计时模块用来接收控制模块的输出作为初值，并进行减一操作，最后把减一得结果输出。程序里每检测到一个脉冲clk，就进行一次减一操作。倒计时模块程序清单：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity atdaojishi isport ( clk,loadat:in std_logic; atin:in integer range 0 to 80; atout:out integer range 0 to 80);end atdaojishi;architecture a of atdaojishi issignal countat:integer range 0 to 80;beginprocessbeginwait until rising_edge(clk);if loadat=1 then countat=atin;else countat=countat-1;end if;end process;atout b:=01001100;when 001= b:=01000010;when 010= b:=01000001;when 011= b:=11000100;when 100= b:=00100100;when 101= b:=00010100;when others = b:=00000000;end case;lrgy=70 thenaout1=7;aout2=60 then aout1=6;aout2=50 thenaout1=5;aout2=40 thenaout1=4;aout2=30 thenaout1=3;aout2=20 thenaout1=2;aout2=10 thenaout1=1;aout2=0 thenaout1=0;aout2=70 thenbout1=7;bout2=60 then bout1=6;bout2=50 thenbout1=5;bout2=40 thenbout1=4;bout2=30 thenbout1=3;bout2=20 thenbout1=2;bout2=10 thenbout1=1;bout2=0 thenbout1=0;bout2 aout1 aout1 aout1 aout1 aout1 aout1 aout1 aout1 aout1 aout1 aout1 aout2 aout2 aout2 aout2 aout2 aout2 aout2 aout2 aout2 aout2 aout2 bout1 bout1 bout1 bout1 bout1 bout1 bout1 bout1 bout1 bout1 bout1 bout2 bout2 bout2 bout2 bout2 bout2 bout2 bout2 bout2 bout2 bout2=00000000 ; end case;end process;end a;译码显示仿真结果如图1-6所示： 图1-6 译码显示模块仿真结果图在译码显示模块仿真结果图中，at1，at2，bt1，bt2为输入信号，它们的值的范围为09；aout1，aout2，bout1，bout2为输出信号，它们的范围为数字09对应的七位数码管显示段码的值。图中，输出信号的值随着输入信号的变化而相应的变化。仿真完全正确，符合预期。7.顶层文件设计交通灯的顶层文件是一个原理图文件，它包含7个元件，每一个元件均是由一个模块程序生成。7个元件分别为：分频模块、控制模块、主模块、倒计时模块1、倒计时模块2、译码模块和译码显示模块。这些模块均经过设计、编译、仿真，结果正确。最后生成可视化元件。然后将各个模块用具有电气性质的导线连接起来，这样原理图文件就建好了。保存编译。在建立一个.vwf波形文件，保存并仿真。原理图如图1-7所示：仿真结果如图1-8所示：实验证明，仿真结果正确，符合预期。 图1-7 顶层文件设计原理图图1-8 顶层文件波形仿真结果图在顶层文件波形仿真结果图中，有一个频率为1khz输入信号clk1khz，它是外部的信号对整个系统设计的输入端口。作为一个脉冲，经过分频变成频率为1hz的脉冲，由于1hz的脉冲的周期是1s，所以我们可以用它来控制整个系统的步调，而这个步调与现实生活中交通灯的步调是一致的。1hz的信号经过控制模块的处理，通过计数使s变化为不同的值，s代表的是交通灯时序图的状态，一共有6个状态（s0s5）。同时对应不同的s的状态赋不同的初值给at，bt。at，bt分别是东西方向和南北方向的倒计时初值。控制模块还有一个功能是提供倒计时模块的置数的触发脉冲。接下来，主模块直接接受s的值来输出相应的红绿灯亮灭状态。例如：lrgy的值为01000010，这表明交通灯的亮灭情况为：东西左转灯灭，东西红灯亮，东西绿灯灭，东西黄灯灭，南北左转灯灭，南北红灯灭，南北绿灯亮，南北黄灯灭。即一一对应。倒计时部分分为两个模块：倒计时1和倒计时2。两个模块分别倒计时东西方向和南北方向。举其中一个例子：clk为倒计时的时钟脉冲，当loadat为高电平时，将atin传递给a