基于VHDL的交通灯设计

1、基于VHDL的交通灯设计作者: 日期:探探探探探探探探级学生EDA课程设计EDA课程设计报告书课题名称基于VHDL的交通灯设计姓名学号院系专业指导教师年 月曰一. 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。设计要求:（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。指导教师签名：年 月 日二、指导教师评语：指导教师签名:年月日三、成绩验收盖章年

2、月日基于VHDL的交通灯设计一、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。设计要求:（1）交通灯从绿变红时，有4秒黃灯亮的间隔时间；（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。OO主干道OOOOO O O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）支干道交通灯黄表1交通信号灯的4种状态二、设计原理：设计目的：学习DEA开发软件和Quartusl

3、l的使用方法，熟悉可编辑 器件的使用。通过制作来了解交通灯控制系统，交通灯系统主要是实现城市十字 交叉路口红绿灯的控制。设计说明：（1）第一模块：elk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（clock）才能让系统 正常运作。模块说明：系统输入信号：elk: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：系统输入信号：full：接收由el

4、k电路的提供的lhz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elk电路的提供的lhz的时钟脉冲信号；tm：接收计数秒数选择电路状态转换信号；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讣数时间的显示。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：ledYsl：负责红绿灯的显示秒数个位。Ied7s2

5、：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图3交通信号灯控制器程序原理框图该程序山7个进程组成，进程P1和P2将CLK信号分频后产生1秒信号，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岀信号，以及每一个状态的时间值。四、程序清单library ieee;use ieee.stdogic_l 164.all;use ieee.stdjogic_unsigned.all;entity traffic isport (clk:in s

6、td_logic;led7sl:out std_Iogic_vector(6 downto 0);Ied7s2:out std_Iogic_vector(6 downto 0); comb_out:out std_logic_vector(5 downto 0); end;aichitecture one of traffic istype dm is (s0,sl.s2,s3);signal current_state,next_state:dm;signal full:std_logic;signal tl :std_logic_vector(6 downto 0);signal th:s

7、tdogic_vector( 1 downto 0);signal tm :std Jogic_vector(6 downto 0); signal time:std_logic_vector(6 downto 0);beginP_REG: process(clk)vaiiable cnt8:std_logic_vector(7 downto 0); beginif clkevent and clk=T thenifcnt8 = ,llllllir, thencnt8:=M011111Hn;fullv 二 T;else cnt8 := cnt8+l;full<= 'O'e

8、nd if;end if;end process P_REG;process(full)beginif full 'event and fuller thenIftime<"1000011" thentime<=time+l;else time <=H0000000M;end if;end if;end process;REG:process( full5current_state) beginif full二T and fulfevent then current_state<=next_state; end if;end process;

9、COM:process(current_state, time)begincase current_state iswhen s0=>comb_out<=H001100n;tm<=39-time;if time=39 then next_state<=s 1; else next_state<=sO;end if;when si =>comb_out<=H010100H;tm<=43-time;if time=43 then next_state<=s2;else next_state<=s 1;end if;when s2=>

10、conib_out<=H 100010H;tm<=63-time;if time=63 then next_state<=s3;else next_state<=s2;end if;when s3=>coinb_out<=,1100001 H;tm<=67-time;if tinie=67 then next_state<=sO;else next_state<=s3;end if;end case;end process;process(tm)beginif tm>=30 then th<=H 11 "tlv=tm-

11、30;elsif tm>=20 then th<=H 10H ;tl<=tm-20;elsif tm>=10 then th<=HO 1H10;else th<=M00M;tl<=tm;end if;end process;process(th,tl)begincase th iswhen H00M=>led7s 1 <=H0111111”；when n0r=>led7sl<=H0000110H;when H10H=>led7sl<=H10110HH;when HHH=>led7sl<=H1001111H

12、;when others=>null;end case;case tl iswhen n0000000f =>led7s2<=M011111 ln;when "0000001 n=>led7s2<="0000110"when "0000010”=>led7s2v=”1011011"when "0000011 n=>led7s2<=H 1001111"when "0000100"=>led7s2<=,l 100110"when "

13、;0000101 ,=>led7s2<=,1101101"when "0000110,'=>led7s2<=,' 1111101”；when ”0000111 H=>led7s2<=H0000 111”;when H0001000H=>led7s2<=nl 111111M;when "0001001 ,=>led7s2<=" 1101111"when others=>null;end case;end process;end;Value19. 13 ns口IkB

14、IEIS conb.B QOtlO： l<d7Sl3 ICOllj Lc.-le.B IB 03-lc.B 0-lc.B I-Le.B Ia-U.B Ia-Lc.B LH lei?s23 noiu：a-le.B t3B IB3-lc.8 00-Le.B I4.B I-Lc.B 1-Lc.B I>5.0 us31”U537 ? usJ350 §us57 p x>363 9us63 0 i10011 CO:X010103 X103010U XUIA003110£11山«1X1011 11H X1L)03110 MT0300110n_X. l-L hT

15、"T1-IIIl1r1ILi1111Simulation V；aueform£Master Tine Bit 19. 12S ns'25 0*1 us Interval: | ES C6 us Start：End：五、仿真结果iLn il_j i_nii ii il - ii jni_n Irri_rinnL_n irjLji_nrur_n_nn_n_n_f_nn_r_ni_rn_jun uuLni_ni_nui_r：H H i : : ： L4J. ： r ： . : U ： . ： LJ ： ： ：: : : KTJ1l_l L_nLJULJl_l l_T六、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Quartusll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