基于VHDL的交通灯设计EDA课程设计报告!!

1、EDA 课 程 设 计实验报告交通信号控制器的 VHDL 的设计一、设计任务及要求：设计任务： 模拟十字路口交通信号灯的工作过程，利用实验板上的两组红、 黄、绿 LED作为交通信号灯，设计一个交通信号灯控制器。要求：（1） 交通灯从绿变红时，有 4 秒黄灯亮的间隔时间；（ 2） 交通灯红变绿是直接进行的，没有间隔时间；（3） 主干道上的绿灯时间为 40秒，支干道的绿灯时间为 20 秒；（ 4） 在任意时间，显示每个状态到该状态结束所需的时间。支干道主干道图 1 路口交通管理示意图ABCD主干道交通灯 绿（40 秒） 黄（4 秒） 红（20 秒） 红（4 秒）支干道交通灯红红绿黄表 1 交通信号

2、灯的 4 种状态设计要求：1） 采用 VHDL语言编写程序，并在 QUARTUSII工具平台中进行仿真，下载到 EDA实验箱进行验证。2） 编写设计报告，要求包括方案选择、程序清单、调试过程、测试结果及心得体会。二 设计原理1、设计目的：学习DEA开发软件和 QuartusII的使用方法， 熟悉可编程逻辑器件的使用。 通 过制作来了解交通灯控制系统， 交通灯控制系统主要是实现城市十字交叉路口红 绿灯的控制 2设计说明（ 1）第一模块： clk 时钟秒脉冲发生电路 在红绿灯交通信号系统中，大多数情况是通过自动控制的方式指 挥交通的。因此为了避免意外事件的发生，电路必须给一个稳定 的时钟（ clo

3、ck ）才能让系统正常运作。模块说明：系统输入信号：Clk: 由外接信号发生器提供 256 的时钟信号； 系统输出信号： full ：产生每秒一个脉冲的信号；（2）第二模块：计数秒数选择电路 计数电路最主要的功能就是记数负责显示倒数的计数值， 对下一个模 块提供状态转换信号。模块说明：系统输入： full: 接收由 clk 电路的提供的 1hz 的时钟脉冲信号；系统输出信号：tm： 产生显示电路状态转换信号 tl ：倒计数值 秒数个位变化控制信号 th：倒计数值 秒数十位变化控制信号（3）第三模块：红绿灯状态转换电路 本电路负责红绿灯的转换。模块说明：系统输入信号 ：full: 接收由 clk

4、 电路的提供的 1hz 的时钟脉冲信号 tm: 接收计数秒数选择电路状态转换信号； 系统输出信号： comb_out: 负责红绿灯的状态显示。4）第四模块：时间显示电路本电路负责红绿灯的计数时间的显示模块说明：系统输入信号： tl ：倒计数值 秒数个位变化控制信号；th：倒计数值 秒数十位变化控制信号；系统输出信号： led7s1: 负责红绿灯的显示秒数个位。led7s2： 负责红绿灯的显示秒数十位。三、设计方案图2 交通信号灯控制器的原理框图采用 VHDL语言输入的方式实现交通信号灯控制器图3 交通信号灯控制器程序原理框图该程序由 7个进程组成，进程 P1和P2将 CLK信号分频后产生 1秒

5、信号，进 程 P3、P4、P5构成两个带有预置数功能的十进制计数器， 其中 P4 产生允许十位 计数器计数的控制信号。进程 P6 实现状态转换和产生状态转换的控制信号，进 程 P7 产生次态信号和信号灯输出信号，以及每一个状态的时间值。四程序清单：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_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_ve

6、ctor(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:dm;SIGNAL FULL : STD_LOGIC;SIGNAL tl :STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);SIGNAL th:STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);SIGNALtm :STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);SIGNA

7、L TIME :STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);BEGINP_REG: PROCESS(CLK)VARIABLE CNT8:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);BEGINIF CLKEVENT AND CLK=1 THENIF CNT8 = 11111111 THENCNT8:=01111111;FULL=1;ELSE CNT8 := CNT8+1;FULL = 0;END IF; END IF;END PROCESS P_REG;PROCESS(full)BEGINIF fullEVENT AND full=1 THENIF TIME10000

8、11 THENTIME=TIME+1;ELSe TIME =0000000;END IF;END IF;END PROCESS;REG:process( full,current_state)BEGINIF full=1 AND fullEVENT THEN current_statecomb_out=001100;tm=39-time; if time=39 then next_state=s1;else next_statecomb_out=010100;tm=43-time; if time=43 then next_state=s2;else next_statecomb_out=10

9、0010;tm=63-time; if time=63 then next_state=s3;else next_statecomb_out=100001;tm=67-time; if time=67 then next_state=s0;else next_state=30 THEN th=11;tl=20 THEN th=10;tl=10 THEN th=01;tl=tm-10; ELSE th=00;tlled7s1led7s1led7s1led7s1null; end case;case tl iswhen 0000000=led7s2led7s2led7s2led7s2led7s2l

10、ed7s2led7s2led7s2led7s2led7s2null;end case;end process;end;五 仿真结果（如下图）六 引脚设置接下来就要选择目标器件并对相应的引脚进行锁定了，我们选择的器件为 cyclone 系列的 EP1C3T144芯片，引脚锁定方法如下图所示。将未使用的管脚设置为三态输入（一定要设置，否则可能会损坏芯片）本实验只能用采用模式 6 下载调试，一切正常七 实验心得体会通过这次课程设计，我进一步加深了对电子设计自动化的了解。并进一步 熟练了对 QuartusII 软件的操作。在编写程序的过程中，遇到了很多问题，使我 发现自己以前学习上存在的不足。 通过与同学探讨和请教老师， 终于把问题都解 决了，并加深了对交通灯原理和设计思路的了解。 同时也掌握了做课程设计的一 般流程，为以后的设计积累了一定的经验。做课程设计时，先查阅相关知识，把 原理吃透， 确定一个大的设计方向， 在按照这个方向分模块的把要实现的功能用 流程图的形式展示。 最后参照每个模块把输入和输出引脚设定， 运用我们所学的 VHDL语言进行编程。总