交通灯VHDL设计.doc

交通灯控制器设计报告 一设计目的.（1） 初步学习，运用VHDL(Verilog)语言编写模块程序。（2） 巩固课堂所学的组合逻辑电路，时序逻辑电路及其有关的应用，如计数器，分频器等。（3） 提高实践及运用意识。二设计任务及要求.利用EDA/SOPC实验开发平台提供的八位七段管码显示模块以及EP2C35核心板，实现交通灯信号控制器。设交通灯信号控制器用于主干道公路的交叉路口，要求是优先保证主干道的畅通，因此，平时处于“主干道绿灯，支道红灯”状态。（1）当处于“主干道绿灯，支道红灯”状态： 主干道有车要求通行，支道也有车要求通行时，若主干道通行时间大于等于30秒则切换到“主黄，支红”，4秒后自动切换到“主红，支绿”。 主干道无车要求通行，支道有车要求通行时，立即切换到“主黄，支红”，4秒后自动切换到“主红，支绿”。其它情况保持“主绿，支红”状态。（2）当处于“主干道红灯，支道绿灯”状态： 支道有车要求通行时，保持“主红，支绿”状态，但最多保持30秒然后自动切换到“主红，支黄”状态，4秒后自动切换到“主绿，支红”状态。 支道无车要求通行时，立即切换到“主红，支黄”状态，4秒后自动切换到“主绿，支红”状态。（3）利用八位七段管码显示模块其中的2位实现时间显示。（4）扩展要求：自主设计（如改变时间显示方式，丰富控制逻辑等）三设计原理及方案.1.总体设计框图 2.原理概述：（1）由于主干道，支干道的交通灯均在绿，黄，红三种状态之间有顺序的转换，组合共有四种。所以，利用状态机按照设定的条件实现“主绿，支红” 、“主黄，支红” 、“主红，支绿”、“主红，支黄”4种状态之间的切换。(2)因为红黄绿灯之间转换有时间限制，所以要有计数器，可用七段数码管显示模块，由于时间是两位数，所以只需要八位七段管码显示模块其中的2位实现时间显示。(3)由于实验室提供的基准频率为50MHZ,所以得用分频器得到所需要的频率。 四电路设计及实现.（1）各模块设计程序及模块图：1.1计数器:LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY counter ISPORT (clk:IN STD_LOGIC; reset:in std_logic;图1 计数器 countNum:BuFFeR INTEGER RANGE 0 TO 64); END;ARCHITECTURE behavior OF counter ISBEGINprocess(reset,Clk)BEGINIF Reset=1 THEN countNum=0;ELSIF rising_edge(Clk) THEN IF countNum=64 THEN countNum=0; ELSE countNumsegoutsegoutsegoutsegoutsegoutsegoutsegoutsegoutsegoutsegoutnull;END CASE;END PROCESS;END;LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_unsigned.ALL;ENTITY dtsm ISPORT(clk:in STD_LOGIC; NumA,NumB: in STD_LOGIC_VECTOR(3 downto 0); segout1:out STD_LOGIC_VECTOR(6 downto 0); led_sel:out STD_LOGIC_VECTOR(2 downto 0);END dtsm;architecture bhv of dtsm iscomponent bcd_data isport (bcd_data:in STD_LOGIC_VECTOR(3 downto 0); segout:out STD_LOGIC_VECTOR(6 downto 0);end component; signal x:STD_LOGIC_VECTOR(3 downto 0); signal Q:STD_LOGIC;beginp1:process(clk)beginif clkevent and clk =1 then if Q=1 THEN Q=0; ELSE Qled_sel=010;xled_sel=001;xnull;end case;end process;u1:bcd_data PORT map(bcd_data=x,segout=segout1);图3 分频器1end ; 3. 分频到512Hz程序： library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all; entity fenpin123 isport (clk: in std_logic; clkfen: out std_logic); end fenpin123; architecture fenpin of fenpin123 issignal clk_mid: std_logic;begin process(clk) variable data:integer range 0 to 48828;-将基准信号分频到512Hz begin if clkevent and clk=1 then if data=48828 then data:=0; clk_mid=not clk_mid; else data:=data+1; end if; end if; clkfen=clk_mid;end process;end fenpin;4. 分频到1Hz程序：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity fenpin isport( clk:in std_logic; finout:out std_logic);end fenpin;architecture bhv of fenpin issignal tmp:INTEGER RANGE 0 TO 49999999;图4 分频器begin process(clk)beginif clkevent and clk=1 then if tmp=49999999 then tmp=00000000; else tmp=tmp+1; end if; if tmp25000000 then finout=0; else finout=30 THENNumA=3;NumB=20 THEN NumA=2;NumB=10 THENNumA=1;NumB=Numin-10;ELSENumA=0;NumB MR=0;MY=0;MG=1;-主绿支红 BR=1;BY=0;BG=0; RESET=0; IF (SB AND SM)=1 THEN IF CountNum=29 THEN Num=30-CountNum; ELSE STATE=B;RESET=1; END IF; END IF; IF (SB AND(NOT SM)=1 THEN STATE=B;RESET MR=0;MY=1;MG=0;-主黄支红 BR=1;BY=0;BG=0; RESET=0; IF CountNum=3 THEN Num=4-CountNum; ELSE STATE=C;RESET MR=1;MY=0;MG=0;-主红支绿 BR=0;BY=0;BG=1; RESET=0;图6 交通灯主模块 IF (SB AND SM)=1 THEN IF CountNum=29 THEN Num=30-CountNum; ELSE STATE=D;RESET=1; END IF; END IF; IF SB=0 THEN STATE=D;RESET MR=1;MY=0;MG=0;-主红支黄 BR=0;BY=1;BG=0; RESET=0; IF CountNum=3 THEN Num=4-CountNum; ELSE STATE=A;RESETSTATE=A; END CASE; END IF; END PROCESS CNT;END BEHAV;（2）总体原理图： （3）管脚对应表信号名称对应FPGA管脚名说明50MHzL1基准时钟AG6七段数码管aBG7七段数码管bCH3七段数码管cDH4七段数码管dEH5七段数码管eFH6七段数码管fGJ4七段数码管gSEL0G5数码管选择控制端0SEL1G3数码管选择控制端1SEL2F4数码管选择控制端2R1D3主干道红灯Y1D4主干道黄灯G1D5主干道绿灯R2E3支道红灯Y2E4支道黄灯G2F3支道绿灯K1E15主干道通车请求开关K2B14支道通车请求开关 五分析与讨论.在实验室先后下载三次，第一次时灯亮但数码管显示有问题，经陈老师建议，重新检查管脚，发现有一个未设置，导致出错。第二次调试还是失败，显示器数字显示不对，我就把程序检查了一遍，重新根据管脚，结合数码管为共阴极写数码管程序。第三次成功了。成功后的设计电路达到了要求，灯管按照车辆请求和时间有规律的变化，显示管显示出时间。在设计有很强的实践意义，可以安装到乡间公路和城市公路的十字路口，稍加改进就可以是主干道通车时间长，符合实际，可以更有效的指导交通，保证交通秩序和安全。六设计总结. 通过为期一周的课程设计，我应用所学数字电子技术和自学的VHDL语言顺利得完成了交通灯控制器的设