eda交通灯设计和实现.doc

EDA交通灯课程设计 班级：电气技术1031交通灯控制器 1.实验目的 学习交通灯控制器的设计，学习简单状态机的设计和硬件测试。 2.实验内容 本实验的内容是设计一个建议的交通灯控制，要求能实现三种灯的控制并通过数码管显示倒计时的时间。整个设计在MagicSOPC试验箱上实现。 3.实验原理 本实验设计的交通灯控制器要求实现对A、B两个方向的红、绿、黄三种灯的控制，并能实现时间显示的倒计时。因此每个方向的灯可以用一个状态机实现，状态的跳转顺序为灯-绿灯-黄灯-红灯（另一个的状态应为绿-黄-红绿），同时设计一个计时器，来记录每种灯的倒计时时间。最后将交通灯的状态信息输出，至数码管显示模块和交通灯显示模块。注意一个方向的红灯时间应和另一个方向的绿黄灯时间总和相等。 4.实验步骤 1）启动QuartusII建立一个空白工程，然后命名为traffic-top.qpf。 2）新建Verilog HDL源程序文件traffic.v、traffic-test、traffic-top.v，输入程序代码并保存（完整的Verilog HDL程序参考程序清单3.17），对各个HDL文件进行综合编译，若在编译过程中发现错误，则找出并更改错误，直至编译成功为止。 3）选择目标器件并对相应的引脚进行锁定，在这里所选择的器件为Altera公司CycloneII系列的EP2C35F672C8芯片，引脚锁定方法如表3.16所列。将未使用的引脚设置为三态输入（一定要设置，否则可能会损坏芯片）。设置方法见3.1节。Lampa,lampb 表3.16 引脚锁定方法 4)设置traffic-top.v为顶层文件，对该工程文件进行全程编译处理，若在编译处理过程中发现错误，则找出更正错误，直至编译成功为止。 5）把程序下载到FPGA器件中。按一下复位键SYS-RST，然后观察交通灯及数码管的显示状态。 5.实验参考程序 程序清单3.17 交通灯程序 1） 交通灯控制器，文件traffic.v 本模块实现交通灯控制器的逻辑功能。 /* /* 交通灯控制器 /* module traffic(clock,rst_n,clken,lampa,lampb,acount,bcount); input clock; /系统时钟50MHz input rst_n; /同步复位信号,低电平有效 input clken; /时钟使能信号:1Hz。 output 2:0 lampa; /控制A方向三盏灯的亮灭;其中lampa2:0分 /别控制A方向的绿灯、黄灯、红灯(低电平灯亮) output 2:0 lampb; /控制B方向三盏灯的亮灭;其中lampb2:0分 /别控制B方向的绿灯、黄灯、红灯(低电平灯亮) output 7:0 acount; /用于A方向灯的时间显示，8位BCD码输出 output 7:0 bcount; /用于B方向灯的时间显示，8位BCD码输出 reg2:0 lampa,lampb; reg7:0 numa,numb; /时间计数器 reg tempa,tempb; /防重进入标志 reg2:0 StateA,StateB; /A、B方向灯控制状态机的状态 /设置各种灯的计数器的预置数 parameter ared =8h30, /30秒 ayellow =8h5, /5秒 agreen =8h15, /15秒 bred =8h20, /20秒 byellow =8h5, /5秒 bgreen =8h25; /25秒 assign acount=numa; assign bcount=numb; /控制A方向的三种灯 always (posedge clock or negedge rst_n) begin if(!rst_n) begin StateA = 3h0; lampa = 3b011; tempa = 1b0; end else if(clken) begin if(!tempa) begin tempa = 1b1; /防重进入标志 case(StateA) /控制亮灯的顺序 0: begin numa = agreen; lampa = 3b011; StateA = 1; end 1: begin numa = ayellow; lampa = 3b101; StateA = 2; end 2: begin numa = ared; lampa = 3b110; StateA = 0; end default: lampa 1) if(numa3:0=0) begin numa3:0=4h9; numa7:4=numa7:4-4h1; end else numa3:0=numa3:0-4h1; if (numa=2) tempa=1b0; end end end /控制A方向的三种灯 always (posedge clock or negedge rst_n) begin if(!rst_n) begin lampb=3b110; StateB=3h0; tempb=1b0; end else if (clken) begin if(!tempb) begin tempb=1b1; /防重进入标志 case (StateB) /控制亮灯的顺序 0: begin numb=bred; lampb=3b110; StateB=1; end 1: begin numb=bgreen; lampb=3b011; StateB=2; end 2: begin numb=byellow; lampb=3b101; StateB=0; end default: lampb1) if(numb3:0=0) begin numb3:0=4h9; numb7:4=numb7:4-4h1; end else numb3:0=numb3:0-4h1; if(numb=2) tempb = 1b0; end end end endmodule 2)显示控制程序，文件名为traffic.v 本模块实现交通灯倒计时的显示并产生1HZ的时钟使能信号。 /* /* 交通灯控制器显示模块 /*功能：显示交通灯时间，并产生1Hz时钟使能信号， /* module traffic_test(clock,clken,rst_n,acount,bcount,seg,dig); input clock; /系统时钟(50MHz) input rst_n; output clken; input 7:0 acount; input 7:0 bcount; output 7:0 seg; /数码管段码输出 output 7:0 dig; /数码管位码输出 /I/O寄存器 reg7:0seg; reg7:0dig; /内部寄存器 reg25:0clk_cnt; reg16:0count; /时钟分频计数器 reg1:0 cnt; /数码管扫描计数器 reg3:0disp_dat; /数码管扫描显存 wire div_clk; /分频时钟 /产生1Hz时钟使能信号 always (posedge clock) begin if(clken) clk_cnt = 26h0; else clk_cnt = 26d49999999); /时钟分频进程,用于数码管扫描显示 always (posedge clock) begin count = count + 1b1; end assign div_clk = &count; /数码管扫描显示部分 always (posedge clock) begin if(div_clk) cnt = cnt + 1b1; end always (posedge clock) begin if(div_clk) begin case(cnt) /选择扫描显示数据 2d0:disp_dat = acount7:4; /第一个数码管 2d1:disp_dat = acount3:0; /第二个数码管 2d2:disp_dat = bcount7:4; /第五个数码管 2d3:disp_dat = bcount3:0; /第六个数码管 endcase case(cnt) /选择数码管显示位 2d0:dig = 8b01111111; /选择第一个数码管显示 2d1:dig = 8b10111111; /选择第二个数码管显示 2d2:dig = 8b11110111; /选择第五个数码管显示 2d3:dig = 8b11111011; /选择第六个数码管显示 endcase end end always (disp_dat) begin case(disp_dat) /七段译码 4h0:seg = 8hc0; /显示0 4h1:seg = 8hf9; /显示1 4h2:seg = 8ha4; /显示2 4h3:seg = 8hb0; /显示3 4h4:seg = 8h99; /显示4 4h5:seg = 8h92; /显示5 4h6:seg = 8h82; /显示6 4h7:seg = 8hf8; /显示7 4h8:seg = 8h80; /显示8 4h9:seg = 8h90; /显示9 4ha:seg = 8h88; /显示a 4hb:seg = 8h83; /显示b 4hc:seg = 8hc6; /显示c 4hd:seg = 8ha1; /显示d 4he:seg = 8h86; /显示e 4hf:seg = 8h8e; /显示f endcase end endmodule 2） 顶层模块，文件名为traffic-top.v 本模块将traffic.v及traffic-test.v进行封装。 /* /* 交通灯控制器顶层程序 /* module traffic_top(clock,rst_n,seg,dig,lampa,lampb); input clock; /系统时钟(48MHz) input rst_n; /复位信号,低电平有效 output 2:0 lampa; /A方向红绿灯 output 2:0 lampb; /B文向红绿灯 output 7:0 seg; /数码管段码输出 output 7:0 dig; /数码管位码输出 /内部线网 wire clken; wire 7:0 acount; wire 7:0 bcount; /交通灯控制模块 traffic traffic( .clock(clock), .rst_n(rst_n), .clken(clken), .lamp