EDA实验交通灯设计报告.docx
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EDA实验交通灯设计报告
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：
姓名：
学号：
一、设计题目：
交通灯控制器
二、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。
三、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
四、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1
LIBRARYIEEE;
USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITYDVFIS
PORT（CLK:
INSTD_LOGIC;
--D:
INSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;
FOUT:
OUTSTD_LOGIC）;
END;
ARCHITECTUREoneOFDVFIS
SIGNALFULL:
STD_LOGIC;
BEGIN
P_REG:
PROCESS（CLK）
VARIABLECNT8:
INTEGERRANGE48000000DOWNTO0;
BEGIN
IFCLK'EVENTANDCLK='1'THEN
IFCNT8=24000000THEN
CNT8:
=0;
FULL<='1';
ELSECNT8:
=CNT8+1;
FULL<='0';
ENDIF;
ENDIF;
ENDPROCESSP_REG;
P_DIV:
PROCESS（FULL）
VARIABLECNT2:
STD_LOGIC;
BEGIN
IFFULL'EVENTANDFULL='1'THEN
CNT2:
=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2
LIBRARYIEEE;
USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITYDVF2IS
PORT（CLK:
INSTD_LOGIC;
--D:
INSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;
FOUT:
OUTSTD_LOGIC）;
END;
ARCHITECTUREoneOFDVF2IS
SIGNALFULL:
STD_LOGIC;
BEGIN
P_REG:
PROCESS（CLK）
VARIABLECNT8:
INTEGERRANGE48000000DOWNTO0;
BEGIN
IFCLK'EVENTANDCLK='1'THEN
IFCNT8=20000THEN
CNT8:
=0;
FULL<='1';
ELSECNT8:
=CNT8+1;
FULL<='0';
ENDIF;
ENDIF;
ENDPROCESSP_REG;
P_DIV:
PROCESS（FULL）
VARIABLECNT2:
STD_LOGIC;
BEGIN
IFFULL'EVENTANDFULL='1'THEN
CNT2:
=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1
LIBRARYIEEE;
USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITYcntnIS
PORT（CLK:
INSTD_LOGIC;
CLR:
INSTD_LOGIC_vector（2downto0）;
U:
INSTD_LOGIC_VECTOR（2DOWNTO0）;
A,B:
OUTSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0））;
END;
ARCHITECTUREbhvOFcntnIS
SIGNALJ,K,L:
STD_LOGIC;
SIGNALQ2,Q1:
STD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;
BEGIN
a1:
PROCESS（CLK）
BEGIN
IFCLR="001"THENQ1<="0100";
ELSIFU="010"THEN
IFCLK'EVENTANDCLK='1'THEN
Q1<=Q1-1;IFQ1="0000"THENQ1<="1001";J<='1';ELSEJ<='0';ENDIF;
ENDIF;A<=Q1;
ENDIF;
ENDPROCESS;
a2:
PROCESS（J）
BEGIN
IFCLR="001"THENQ2<="0010";
ELSIFU="010"THEN
IFJ'EVENTANDJ='1'THEN
Q2<=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2
LIBRARYIEEE;
USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITYcntmIS
PORT（CLK:
INSTD_LOGIC;
CLR:
INSTD_LOGIC_vector（2downto0）;
U:
INSTD_LOGIC_VECTOR（2DOWNTO0）;
C,D:
OUTSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0））;
END;
ARCHITECTUREbhvOFcntmIS
SIGNALJ,K,L:
STD_LOGIC;
SIGNALQ2,Q1:
STD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;
BEGIN
a1:
PROCESS（CLK）
BEGIN
IFCLR="010"THENQ1<="0101";
ELSIFU="001"THEN
IFCLK'EVENTANDCLK='1'THEN
Q1<=Q1-1;IFQ1="0000"THENQ1<="1001";J<='1';ELSEJ<='0';ENDIF;
ENDIF;C<=Q1;
ENDIF;
ENDPROCESS;
a2:
PROCESS（J）
BEGIN
IFCLR="010"THENQ2<="0000";
ELSIFU="001"THEN
IFJ'EVENTANDJ='1'THEN
Q2<=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3
LIBRARYIEEE;
USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITYcntlIS
PORT（CLK:
INSTD_LOGIC;
CLR:
INSTD_LOGIC_vector（2downto0）;
U:
INSTD_LOGIC_VECTOR（2DOWNTO0）;
E,F:
OUTSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0））;
END;
ARCHITECTUREbhvOFcntlIS
SIGNALJ,K,L:
STD_LOGIC;
SIGNALQ2,Q1:
STD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;
BEGIN
a1:
PROCESS（CLK）
BEGIN
IFCLR="001"THENQ1<="0100";
ELSIFU="000"THEN
IFCLK'EVENTANDCLK='1'THEN
Q1<=Q1-1;IFQ1="0000"THENQ1<="1001";J<='1';ELSEJ<='0';ENDIF;
ENDIF;E<=Q1;
ENDIF;
ENDPROCESS;
a2:
PROCESS（J）
BEGIN
IFCLR="001"THENQ2<="0100";
ELSIFU="000"THEN
IFJ'EVENTANDJ='1'THEN
Q2<=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;
ENTITYxuanzeIS
PORT（U:
INSTD_LOGIC_VECTOR（2DOWNTO0）;
A,B,C,D,E,F:
INSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;
Q1,Q2:
OUTSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0））;
END;
ARCHITECTUREbhvOFxuanzeIS
BEGIN
PROCESS（U）
BEGIN
caseUIS
WHEN"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;
entitydengis
generic（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;
architectureoneofdengis
typefsm_stis（QA,QB,QC,QD）;
signalcurrent_state,next_state:
fsm_st;
SIGNALq:
integerrange0TO200;
begin
--process（clk）
--begin
--ifclk='1'andclk'eventthen
--ifq=29thenq<=0;elseq<=q+1;endif;endif;
--endprocess;
process（clk）
begin
ifrst='0'thencurrent_state<=QA;q<=0;
elsifclk='1'andclk'eventthen
current_state<=next_state;ifq=a+b+b+c-1thenq<=0;elseq<=q+1;endif;
endif;
endprocess;
process（current_state,q）
begin
casecurrent_stateis
whenQA=>G1<='0';R2<='0';R1<='1';Y1<='1';G2<='1';Y2<='1';U<="000";
ifq=a-1thennext_state<=QB;
elsenext_state<=QA;
endif;
whenQB=>Y1<='0';R2<='0';R1<='1';G1<='1';G2<='1';Y2<='1';U<="001";
ifq=a+b-1thennext_state<=QC;
elsenext_state<=QB;
endif;
whenQC=>R1<='0';G2<='0';Y1<='1';G1<='1';R2<='1';Y2<='1';U<="010";
ifq=a+b+c-1thennext_state<=QD;
elsenext_state<=QC;
endif;
whenQD=>R1<='0';Y2<='0';Y1<='1';G1<='1';G2<='1';R2<='1';U<="001";
ifq=a+b+b+c-1thennext_state<=QA;
elsenext_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_ledis
port（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_ledis
signalcnt8:
std_logic_vector（2downto0）;
signala:
std_logic_vector（3downto0）;
begin
p1:
process（cnt8）
begin
casecnt8is
when"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）
begin
ifclk'eventandclk='1'thencnt8<=cnt8+1;
endif;
endprocessp2;
p3:
process（a）
begin
caseais
when"0000"=>sg<=NOT"0111111";when"0001"=>sg<=NOT"0000110";
when"0010"=>sg<=NOT"1011011";when"0011"=>sg<=NOT"1001111";
when"0100"=>sg<=NOT"1100110";when"0101"=>sg<=NOT"1101101";
when"0110"=>sg<=NOT"1111101";when"0111"=>sg<=NOT"0000111";
when"1000"=>sg<=NOT"1111111";when"1001"=>sg<=NOT"1101111";
when"1010"=>sg<=NOT"1110111";when"1011"=>sg<=NOT"1111100";
when"1100"=>sg<=NOT"0111001";when"1101"=>sg<=NOT"1011110";
when"1110"=>sg<=NOT"1111001";when"1111"=>sg<=NOT"1110001";
whenothers=>null;
endcase;
endprocessp3;
end;
说明：
采用共阳7段数码管。
经过高频率的扫描给人以同时出现的错觉。
虽然有8个输入但我只用了2个；
总体程序框图
五、实验现象（需要有实验现象图片及文字说明）
交通灯设计共有六个灯，当主干道亮绿灯时，支干道亮红灯；45秒倒计时后，主干道亮5秒黄灯；接着支干道亮绿灯时，主干道亮红灯；25秒倒计时后，支干道亮5秒黄灯，依次循环下去。
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