桂林电子科技大学EDA实训——交通灯控制电路地设计

1、电子科技大学信息科技学院ED期术及应用实训报告学号 1252310106姓名 力指导教师：德明2014年4月29日文档交通灯控制电路的设计1系统设计1.1 设计要求1.1.1 设计任务用EDA实训仪上的4只八段数码管分别显示道路东西和南北通行和禁止的倒计时时间。1.1.2 性能指标要求能设置道路东西和南北两侧通行和禁止的倒计时时间，最大设置时间为99秒，最小设置时间为1秒。交通灯用红、绿、黄三种发光二极管（LED）显示控制的结果。红、绿、黄灯显示的次序应符合实际交通道路控制的要求。1.2 设计思路及设计框图1.2.1 设计思路fpq是分频器，将 EDA实训仪主板提供的 20MHz的主频经200

2、00000分频后，得到电路 所需的1Hz （1秒）时钟。Rgwork和ywork是减法计数器，产生道路东西和南北通行和禁止 的倒计时时间。Counter是控制电路，控制整个系统的工作。控制器接收倒计时的结果，当 倒计时归0时，改变电路的控制模式，输出倒计时的初始时间和交通灯亮灭控制信号。6输入或非门和2输入与非门组成了简易密码锁的功能（通过拨码开关实现）。1.2.2 总体设计框图分频器 0交通灯控制电路 0 数码管及LED丁2各个模块程序的设计2.1 分频器模块的设计分频器模块截图:elk newclk分频器模块程序设计：module fpq(clk,newclk);input clk;out

3、put reg newclk;reg24:0 counter;always (posedge clk )begincounter=counter+1;if(counter=20000000)counter=0;if(counter10000000)newclk=b0;endendmodule2.2 红绿灯模块设计红绿灯模块截图：gv闺kelmqip 01in stydbj gzfst 0 LED7 0 t17. 0 7.5红绿灯模块程序设计：module rgwork(clk,clrn,ydbj,gzfs,LED,t1,t2,q1,q2);input clk,clrn;input 7:0 q1

4、,q2;output reg ydbj;output reg1:0 gzfs;output reg7:0 LED;output reg7:0 t1,t2;reg7:0 rtime,gtime,ytime,rtime1=h20,gtime1=h16;reg1:0 z;initial begin rtime=h20;gtime=h16;ytime=h03;ydbj=0;z=0;endalways (posedge clk or negedge clrn)beginif(clrn) ydbj=1;elsebeginif(q1=0|q2=0) ydbj=1;elsebeginydbj=0;rtime=

5、rtime1;gtime=gtime1;endendendalways (posedge ydbj or negedge clrn)beginif(clrn)begint1=rtime;t2=gtime;LED=b01100110;gzfs=2;z=0;endelsebeginz=z+1;case (z)0:begin t1=rtime;t2=gtime;LED=b01100110;gzfs=2;end1:begin t1=ytime;t2=ytime;LED=b00100010;gzfs=0;end2:begin t1=gtime;t2=rtime;LED=b10011001;gzfs=2;

6、end3:begin t1=ytime;t2=ytime;LED=b10001000;gzfs=1;enddefault:begin t1=rtime;t2=gtime;LED=b01100110;gzfs=2;endendcaseendendendmodule2.3 黄灯模块设计黄灯模块截图:instB fbl-lt + -iBq”L。】瑕及划gzts1,0l LED_h3,0 elk+ a a I ! ifi I- I I k + d ril I l-il fa H a b fbl i -： I 4 I I -i wi-d B4ba i fei-i *fa4i yMirk黄灯模块程序设计:

7、module ywork(gzfs,clk,clrn,q1,q2,LED_h);input7:0 q1,q2;input clk,clrn;input 1:0 gzfs;output reg3:0 LED_h;always (posedge clk or negedge clrn)beginif(clrn)LED_h=b0000;elsebeginif(gzfs=0)beginif(q1=h03&q2=h03) LED_h=b1010;if(q1=h02&q2=,h02) LED_h=b0000;if(q1=h01&q2=h01) LED_h=b1010;if(q1=h00&q2=h00) L

8、ED_h=b0000;endif(gzfs=1)beginif(q1=h03&q2=h03) LED_h=b0101;if(q1=h02&q2=h02) LED_h=b0000;if(q1=h01&q2=h01) LED_h=b0101;if(q1=h00&q2=h00) LED_h=b0000;endendendendmodule2.4 控制模块的设计控制模块截图：控制模块程序设计：module countor(ts,en,clk,ybj,t1,t2,q1,q2);input clk,ybj,en,ts;input7:0 t1,t2;output reg7:0 q1,q2;always (p

9、osedge clkAts or posedge ybj or posedge en)beginif(en) begin q1=q1;q2=q2; endelse beginif(ybj) begin q1=t1;q2=t2; endelsebeginif(q1=0) q1=h99;else begin q1=q1-1;endif(q13:0=ha) q13:0=9;if(q2=0) q2=h99;else begin q2=q2-1;end if(q23:0=ha) q23:0=9;endendendendmodule3调试过程用Quartus n软件对程序编译成功后下载到EDA试验箱。LE

10、D开始亮，四个数码管显示3s倒计时，即黄灯开始进入闪烁状态，然后开始实现东西方绿灯，南北方红 灯状态。绿灯倒计时结束以后黄灯再次闪烁，随后进入南北方绿灯，东西方红灯状态。并不断自动进行转换。当 S15拨到上方时，实现交通灯暂停（使能端作用）。当K8按键按下时，交通灯自动恢复到初始化状态。当将S3, S2,S1,S0拨为1010并按下K7按键能实现减计数调时。4功能测试4.1 测试仪器与设备EDA实训箱、计算机一台、Quartus n软件4.2 性能指标测试基本实现要求，初始化南北方向为红灯，东西方向为绿灯，倒计时 20s,东西方向开始黄灯闪烁3秒，同时南北方向还为红灯，3秒后东西方向变为红灯，

11、南北方向变为绿灯。倒计时的同时数码管交替显示不同亮灯的倒计时时间。实现4位数码管显示。拨码开关S15实现暂停功能，S3到S0四个拨码开关实现简易密码锁功能（当拨“1010”时，可以实现调时功能，密码错误时则无法实现调时功能）。两个按键K8K7分别实现复位与调时 功能（调时功能在密码正确情况下实现）。5实训心得体会 这次实验使我更进一步地熟悉了 VHDL硬件描述语言的设计思想，同 时通过对程序的调试也使自己对 VHDL言的语法，结构和基本语句 有了更深刻的了解。在设计较复杂数字电路系统时最好采用分层设计 的方法，分为各个功能模块，逐个进行仿真，最后通过顶层文件调用 各个底层文件完成设计，程序也便

12、于修改如程序要增加一些功能也只 需加入相应的模块即可。在设计的过程中还应该多联系下实际情况， 要了解实际情况下交通信 号灯的工作情况，才能更好的完成此次的课程设计。 在今后的工作和 学习中，我们不能仅仅把目光停留在课本上，要多理论联系实际。有 的时候，理论上是正确的东西放到现实中去， 可能由于种种因素的制 约，并不能达到实际的效果，还需要我们进行相应的修改才能完成要 求。这次的课程设计使我巩固了以前学习到的知识，还使我掌握了以前没有掌握的知识，同时锻炼了自己的能力。6参考文献【1】江国强.新编数字逻辑电路邮电大学2006年12月【2】江国强.EDA技术与应用电子工业 2010 年4月【3】王金

13、明、冷自强.EDA技术与Verilog 设计科学 2008年8月【4】谢自美.电子线路设计实验测试（第二版）华中科技大学2000【5】谭会生、昌凡EDA技术与应用-Verilog HDL 版电子科技大学附录附录1:仿真波形图（部分模块）分频器模块波形仿真：红绿灯模块波形仿真:黄灯模块波形仿真:控制模块波形仿真:附录2:程序清单分频器模块程序设计:module fpq(clk,newclk);input clk;output reg newclk;reg24:0 counter;always (posedge clk )begincounter=counter+1;if(counter=2000

14、0000)counter=0;if(counter10000000)newclk=b0;endendmodule红绿灯模块程序设计：module rgwork(clk,clrn,ydbj,gzfs,LED,t1,t2,q1,q2);input clk,clrn;input 7:0 q1,q2;output reg ydbj;output reg1:0 gzfs;output reg7:0 LED;output reg7:0 t1,t2;reg7:0 rtime,gtime,ytime,rtime1=h20,gtime1=h16;reg1:0 z;initial begin rtime=h20;

15、gtime=h16;ytime=h03;ydbj=0;z=0;endalways (posedge clk or negedge clrn)beginif(clrn) ydbj=1;elsebeginif(q1=0|q2=0) ydbj=1;elsebeginydbj=0;rtime=rtime1;gtime=gtime1;endend文档endalways (posedge ydbj or negedge clrn)beginif(clrn)begint1=rtime;t2=gtime;LED=b01100110;gzfs=2;z=0;endelsebeginz=z+1;case (z)0:

16、begin t1=rtime;t2=gtime;LED=b01100110;gzfs=2;end1:begin t1=ytime;t2=ytime;LED=b00100010;gzfs=0;end2:begin t1=gtime;t2=rtime;LED=b10011001;gzfs=2;end3:begin t1=ytime;t2=ytime;LED=b10001000;gzfs=1;enddefault:begin t1=rtime;t2=gtime;LED=b01100110;gzfs=2;end endcaseendendendmodule黄灯模块程序设计：module ywork(g

17、zfs,clk,clrn,q1,q2,LED_h);input7:0 q1,q2;input clk,clrn;input 1:0 gzfs;output reg3:0 LED_h;beginif(clrn)LED_h=b0000;elsebeginif(gzfs=0)beginif(q1=h03&q2=h03) LED_h=b1010;if(q1=h02&q2=h02) LED_h=b0000;if(q1=h01&q2=h01) LED_h=b1010;if(q1=h00&q2=h00) LED_h=b0000;endif(gzfs=1)beginif(q1=h03&q2=h03) LED_h=b0101;if(q1=h02&q2=h02) LED_h=b0000;if(q1=h01&q2=h01) LED_h=b0101;if(q1=h00&q2=h00) LED_h=b0000;endendendendmodule控制模块程序设计：module countor(ts,en,clk,ybj,t1,t2,q1,q