基于某VHDL的交通信号灯设计Word格式.docx

1、经过40秒，ABL由B“100010”变为B“100001”，再经过5秒，ABL变为B“010100”，再经过40秒，S变为B“001100”，再经过5秒，ABL变为B“100010” 如此循环下去。南北、东西方向的红绿灯按表一表二变化。表一 交通灯状态转换表东西（A）方向红灯绿灯黄灯45秒40秒5秒南北（B）方向表二 交通灯状态转换表ABL备注1100100长时间亮红灯100010初始状态状态1: 100010持续40秒，转到状态2状态2: 100001持续5秒，转到状态3状态3: 010100持续40秒，转到状态4状态4: 001100持续5秒，转到状态1注：S的六位分别对应东西（A）方向

2、的红绿黄和南北（B）方向的红绿黄，1表示亮，0表示灭。三、模块设计及仿真1、顶层文件的设计顶层原理图设计可以依据系统框图进行，由反馈控制，倒计时，数码管显示，信号灯显示模块（jtd_ctrl,jtd_time,jtd_xs,jtd_light）五部分组成。其顶层原理图如图2所示。图2 顶层原理图顶层文件的仿真波形图如图3所示：图3 顶层文件的仿真波形2、状态控制模块（jtd_ctrl）的设计状态控制模块根据倒计时模块（jtd_time）的输出信号和1Hz的时钟信号，产生系统的状态机，控制其他部分的协调工作。该模块的源文件程序如下：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_

3、1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY JTD_CTRL IS PORT（CLK:IN STD_LOGIC; CTR: IN STD_LOGIC; AT,BT:IN STD_LOGIC_VECTOR（7 DOWNTO 0）; S:OUT STD_LOGIC_VECTOR（1 DOWNTO 0）;END JTD_CTRL;ARCHITECTURE JTD OF JTD_CTRL ISSIGNAL Q:STD_LOGIC_VECTOR（1 DOWNTO 0）;BEGINPROCESS（CLK,AT,BT,CTR）IF CTR=1 THEN Q

4、=00;ELSEIF CLKEVENT AND CLK = THEN IF（AT = X01）OR（BT = X） THEN Q=Q+1; ELSE Q=Q;END IF;END PROCESS;SEND JTD;状态控制模块的仿真波形如图4所示：图4 状态控制模块的仿真波形图3、倒计时模块（jtd_time）的设计倒计时模块用来设定A和B两个方向计时器的初值，并为数码管显示模块提供倒计时时间。倒计时模块源文件程序如下：ENTITY JTD_TIME IS M: S:IN STD_LOGIC_VECTOR（1 DOWNTO 0）;OUT STD_LOGIC_VECTOR（7 DOWNTO 0）

5、;END JTD_TIME;ARCHITECTURE JTD_1 OF JTD_TIME ISSIGNAL ATI:STD_LOGIC_VECTOR（7 DOWNTO 0）:=XSIGNAL BTI:SIGNAL ART,AGT,AYT:STD_LOGIC_VECTOR（7 DOWNTO 0）;SIGNAL BRT,BGT,BYT:ART45AGT40AYT05BRTBGTBYTPROCESS（CLK,M,S,CTR）IF M= THEN ATIATINULL;END CASE; THEN IF ATI /= XIF ATI（3 DOWNTO 0）=0000 ATI（3 DOWNTO 0）10

6、01 ATI（7 DOWNTO 4）=ATI（7 DOWNTO 4）-1;ELSE ATI（3 DOWNTO 0）=ATI（3 DOWNTO 0）-1;=ATI（7 DOWNTO 4）; THEN BTI=BTI;BTI=BGT;=BYT;=BRT;IF BTI /= XIF BTI（3 DOWNTO 0）= BTI（3 DOWNTO 0） BTI（7 DOWNTO 4）=BTI（7 DOWNTO 4）-1;ELSE BTI（3 DOWNTO 0）=BTI（3 DOWNTO 0）-1;=BTI（7 DOWNTO 4）;ATBTEND JTD_1;倒计时模块的仿真波形图如图5所示：图5 倒计时模

7、块的仿真波形图4、数码管显示模块（jtd_xs）的设计显示模块用来显示倒计时时间。采用动态扫描显示，通过分位程序，控制四个数码管的显示时间。数码管显示模块的源文件程序为：ENTITY JTD_XS ISPORT （CLK1K: LED1,LED2,LED3,LED4:OUT STD_LOGIC_VECTOR（3 DOWNTO 0）;END JTD_XS;ARCHITECTURE JTD_3 OF JTD_XS ISSIGNAL OU1,OU2,OU3,OU4:STD_LOGIC_VECTOR（3 DOWNTO 0）;SIGNAL SL:PROCESS（CLK1K）IF CLK1KEVENT A

8、ND CLK1K=IF SL= THEN SLELSE SL=SL+1;PROCESS（SL,AT,BT）CASE SL ISOU1=BT（3 DOWNTO 0）;OU2=BT（7 DOWNTO 4）;OU3=AT（3 DOWNTO 0）;OU4=AT（7 DOWNTO 4）;LED1=OU1;LED2=OU2;LED3=OU3;LED4=OU4;END JTD_3;数码管显示模块的仿真波形图如图6所示：图6 数码管显示模块的仿真波形图5、信号灯显示模块（jtd_light）的设计通过控制模块的输出的状态控制信号，控制六个信号灯的亮灭。信号灯显示模块的源文件程序为：ENTITY JTD_LIG

9、HT ISPORT（M: ABL:OUT STD_LOGIC_VECTOR（5 DOWNTO 0）;END JTD_LIGHT;ARCHITECTURE JTD_2 OF JTD_LIGHT ISSIGNAL LT:STD_LOGIC_VECTOR（5 DOWNTO 0）;PROCESS（S,M） THEN LT100100LT100010100001010100001100ABL=LT;END JTD_2;信号灯显示模块的仿真波形图如图7所示：图7 信号灯显示模块的仿真波形图三、引脚映射本次设计我们采用GW48 EDA实验箱，选择芯片EP1K30TC144-1，选择模式3，引脚映射如表三所示

10、：表三 引脚映射NodePinABL0212ABL1223ABL2234ABL3265ABL4276ABL575481269LED104110LED114211LED126512LED136713LED206814LED216915LED227016LED237217LED307318LED317819LED327920LED3380LED4081LED4182LED428324LED438625四、编程下载在实验箱上选择clock2为1Hz，clock0为1024Hz，模式选择模式3，引脚锁定如表三所示。下载后，结果显示正确，六个信号灯依次为东西方向的红绿黄和南北方向的红绿黄。两个方向上的数

11、码管显示的时间完全吻合。键1为紧急状态控制开关，按下键1时，两路信号灯都为红灯，时间暂停，再次按下键1，恢复原状态，继续计时。键2为清零开关，按下键2时，两路信号灯从初始状态开始计时，结果证实调试成功。五、实验总结通过紧张的实验，我完成了设计任务用VHDL设计交通灯控制器。通过本次课程设计的学习，我深深地体会到设计课的重要性和目的性。为了完成项目，我在网络上找到了许多相关资料，大大扩充自己的知识面，使许多以前想解决却无法解决的困难迎刃而解。对软件设计流程有了更深刻的理解，掌握了MAX+plus的使用。将书本上的理论知识和实际有机地结合起来，锻炼了实际分析问题和解决问题的能力，提高了适应实际的能力，为今后的学习和实践打下了良好的基础。本次EDA课程设计的目的和意义，通过设计交通灯控制器，了解EDA技术，了解并掌握VHDL硬件描述语言的设计方法和思想，巩固和综合运用所学过的原理知识，提高分析、解决实际问题的独立工作能力。