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文档简介
-.z.EDA原理及应用实验报告题目:交通灯控制器专业:电子信息工程 班级: : **:设计题目:交通灯控制器设计目标:1、设计一个交通信号灯控制器,由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口,在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯,红灯亮禁止通行,绿灯亮允许通行,黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。2、红、绿、黄发光二极管作信号灯。3、主干道亮绿灯时,支干道亮红灯;支干道亮绿灯时,主干道亮红灯。4、主、支干道均有车时,两者交替允许通行,主干道每次放行45秒,支干道每次放行25秒,设立45秒、25秒计时、显示电路。5、在每次由绿灯亮到红灯亮的转换过程中,要亮5秒黄灯作为过渡,使行驶中的车辆有时间停到禁行线外,设立5秒计时、显示电路。设计原理:(含系统总的原理图)由两个分频器模块,三个计数器模块及它的选择器,一个扫描数码管模块,和一个红绿灯控制模块连接而成。RTL状态图设计内容:(含状态转换图、软件流程图、说明文字等,每单独模块的图标和VHDL程序;最后为总体程序框图)分频器1LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITYDVFISPORT(CLK:INSTD_LOGIC;--D:INSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);FOUT:OUTSTD_LOGIC);END;ARCHITECTUREoneOFDVFISSIGNALFULL:STD_LOGIC;BEGINP_REG:PROCESS(CLK)VARIABLECNT8:INTEGERRANGE48000000DOWNTO0;BEGINIFCLK'EVENTANDCLK='1'THENIFCNT8=24000000THENCNT8:=0;FULL<='1';ELSECNT8:=CNT8+1;FULL<='0';ENDIF;ENDIF;ENDPROCESSP_REG;P_DIV:PROCESS(FULL)VARIABLECNT2:STD_LOGIC;BEGINIFFULL'EVENTANDFULL='1'THENCNT2:=NOTCNT2;IFCNT2='1'THENFOUT<='1';ELSEFOUT<='0';ENDIF;ENDIF;ENDPROCESSP_DIV;END;说明:采用的是48M时钟输入,作为后面的时钟信号。分频器2LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITYDVF2ISPORT(CLK:INSTD_LOGIC;--D:INSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);FOUT:OUTSTD_LOGIC);END;ARCHITECTUREoneOFDVF2ISSIGNALFULL:STD_LOGIC;BEGINP_REG:PROCESS(CLK)VARIABLECNT8:INTEGERRANGE48000000DOWNTO0;BEGINIFCLK'EVENTANDCLK='1'THENIFCNT8=20000THENCNT8:=0;FULL<='1';ELSECNT8:=CNT8+1;FULL<='0';ENDIF;ENDIF;ENDPROCESSP_REG;P_DIV:PROCESS(FULL)VARIABLECNT2:STD_LOGIC;BEGINIFFULL'EVENTANDFULL='1'THENCNT2:=NOTCNT2;IFCNT2='1'THENFOUT<='1';ELSEFOUT<='0';ENDIF;ENDIF;ENDPROCESSP_DIV;END;说明:改变了分频器的大小,这个频率很高,是给扫描数码管模块使用的。计数器1LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITYtnISPORT(CLK:INSTD_LOGIC;CLR:INSTD_LOGIC_vector(2downto0);U:INSTD_LOGIC_VECTOR(2DOWNTO0);A,B:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0));END;ARCHITECTUREbhvOFtnISSIGNALJ,K,L:STD_LOGIC;SIGNALQ2,Q1:STD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);BEGINa1:PROCESS(CLK)BEGINIFCLR="001"THENQ1<="0100";ELSIFU="010"THENIFCLK'EVENTANDCLK='1'THENQ1<=Q1-1;IFQ1="0000"THENQ1<="1001";J<='1';ELSEJ<='0';ENDIF;ENDIF;A<=Q1;ENDIF;ENDPROCESS;a2:PROCESS(J)BEGINIFCLR="001"THENQ2<="0010";ELSIFU="010"THENIFJ'EVENTANDJ='1'THENQ2<=Q2-1;IFQ2="0000"THENQ2<="0010";K<='0';ELSEK<='1';ENDIF;ENDIF;B<=Q2;ENDIF;ENDPROCESS;END;说明:作为支干道通行时间,倒计时25s。计数器2LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITYtmISPORT(CLK:INSTD_LOGIC;CLR:INSTD_LOGIC_vector(2downto0);U:INSTD_LOGIC_VECTOR(2DOWNTO0);C,D:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0));END;ARCHITECTUREbhvOFtmISSIGNALJ,K,L:STD_LOGIC;SIGNALQ2,Q1:STD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);BEGINa1:PROCESS(CLK)BEGINIFCLR="010"THENQ1<="0101";ELSIFU="001"THENIFCLK'EVENTANDCLK='1'THENQ1<=Q1-1;IFQ1="0000"THENQ1<="1001";J<='1';ELSEJ<='0';ENDIF;ENDIF;C<=Q1;ENDIF;ENDPROCESS;a2:PROCESS(J)BEGINIFCLR="010"THENQ2<="0000";ELSIFU="001"THENIFJ'EVENTANDJ='1'THENQ2<=Q2-1;IFQ2="0000"THENQ2<="0010";K<='0';ELSEK<='1';ENDIF;ENDIF;D<=Q2;ENDIF;ENDPROCESS;END;说明:要亮5秒黄灯作为过渡计数器3LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITYtlISPORT(CLK:INSTD_LOGIC;CLR:INSTD_LOGIC_vector(2downto0);U:INSTD_LOGIC_VECTOR(2DOWNTO0);E,F:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0));END;ARCHITECTUREbhvOFtlISSIGNALJ,K,L:STD_LOGIC;SIGNALQ2,Q1:STD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);BEGINa1:PROCESS(CLK)BEGINIFCLR="001"THENQ1<="0100";ELSIFU="000"THENIFCLK'EVENTANDCLK='1'THENQ1<=Q1-1;IFQ1="0000"THENQ1<="1001";J<='1';ELSEJ<='0';ENDIF;ENDIF;E<=Q1;ENDIF;ENDPROCESS;a2:PROCESS(J)BEGINIFCLR="001"THENQ2<="0100";ELSIFU="000"THENIFJ'EVENTANDJ='1'THENQ2<=Q2-1;IFQ2="0000"THENQ2<="0010";K<='0';ELSEK<='1';ENDIF;ENDIF;F<=Q2;ENDIF;ENDPROCESS;END;说明:作为主干道通行时间,倒计时45s。选择器LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY*uanzeISPORT(U:INSTD_LOGIC_VECTOR(2DOWNTO0);A,B,C,D,E,F:INSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);Q1,Q2:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0));END;ARCHITECTUREbhvOF*uanzeISBEGINPROCESS(U)BEGINcaseUISWHEN"000"=>Q1<=E;Q2<=F;WHEN"001"=>Q1<=C;Q2<=D;WHEN"010"=>Q1<=A;Q2<=B;WHENOTHERS=>NULL;ENDCASE;ENDPROCESS;END;说明:不同的状态数码管分别显示45s,25s,5s倒计时。红绿灯控制模块libraryieee;useieee.std_logic_1164.all;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;entitydengisgeneric(a:integer:=45;b:integer:=5;c:integer:=25);port(clk,rst:instd_logic;R1,G1,Y1,R2,G2,Y2:outstd_logic;U:outstd_logic_vector(2downto0));end;architectureoneofdengistypefsm_stis(QA,QB,QC,QD);signalcurrent_state,ne*t_state:fsm_st;SIGNALq:integerrange0TO200;begin--process(clk)--begin--ifclk='1'andclk'eventthen--ifq=29thenq<=0;elseq<=q+1;endif;endif;--endprocess;process(clk)beginifrst='0'thencurrent_state<=QA;q<=0;elsifclk='1'andclk'eventthencurrent_state<=ne*t_state;ifq=a+b+b+c-1thenq<=0;elseq<=q+1;endif;endif;endprocess;process(current_state,q)begincasecurrent_stateiswhenQA=>G1<='0';R2<='0';R1<='1';Y1<='1';G2<='1';Y2<='1';U<="000";ifq=a-1thenne*t_state<=QB;elsene*t_state<=QA;endif;whenQB=>Y1<='0';R2<='0';R1<='1';G1<='1';G2<='1';Y2<='1';U<="001";ifq=a+b-1thenne*t_state<=QC;elsene*t_state<=QB;endif;whenQC=>R1<='0';G2<='0';Y1<='1';G1<='1';R2<='1';Y2<='1';U<="010";ifq=a+b+c-1thenne*t_state<=QD;elsene*t_state<=QC;endif;whenQD=>R1<='0';Y2<='0';Y1<='1';G1<='1';G2<='1';R2<='1';U<="001";ifq=a+b+b+c-1thenne*t_state<=QA;elsene*t_state<=QD;endif;endcase;endprocess;end;说明:设置四种状态QA主绿,支红;QB主黄,支红;QC主红,支绿;QD主红,支黄;同时用时间控制状态的切换扫描数码管模块libraryieee;useieee.std_logic_1164.all;useieee.std_logic_unsigned.all;entityscan_ledisport(clk:instd_logic;a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8:instd_logic_vector(3downto0);sg:outstd_logic_vector(6downto0);bt:outstd_logic_vector(7downto0));end;architectureoneofscan_ledissignalt8:std_logic_vector(2downto0);signala:std_logic_vector(3downto0);beginp1:process(cnt8)begincaset8iswhen"000"=>bt<=NOT"00000001";a<=a1;when"001"=>bt<=NOT"00000010";a<=a2;when"010"=>bt<=NOT"00000100";a<=a3;when"011"=>bt<=NOT"00001000";a<=a4;when"100"=>bt<=NOT"00010000";a<=a5;when"101"=>bt<=NOT"00100000";a<=a6;when"110"=>bt<=NOT"01000000";a<=a7;when"111"=>bt<=NOT"10000000";a<=a8;whenothers=>null;endcase;endprocessp1;p2:process(clk)beginifclk'eventandclk='1'thent8<=cnt8+1;endif;endprocessp2;p3:process(a)begincaseaiswhen"0000"=>sg<=NOT"0111111";when"0001"=>sg<=
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