1、EDA交通灯控制电路设计设计课题二:交通灯控制电路设计一、问题描述:交通灯的显示有很多方式,如十字路口、丁字路口等,而对于同一个路口又有很多不同的显示要求,比如十字路口,车辆如果只要东西和南北方向通行就很简单,而如果车子可以左右转弯的通行就比较复杂,本实验仅针对最简单的南北和东西直行的情况。二、功能要求:要完成本实验,首先必须了解交通路灯的燃灭规律。依人们的交通常规,“红灯停,绿灯行,黄灯提醒”。其交通灯的燃灭规律为:初始态是两个路口的红灯全亮,之后,东西路口的绿灯亮,南北路口的红灯亮,东西方向通车,延时一段时间后,东西路口绿灯灭,黄灯开始闪烁。闪烁若干次后,东西路口红灯亮,而同时南北路口的绿
2、灯亮,南北方向开始通车,延时一段时间后,南北路口的绿灯灭,黄灯开始闪烁。闪烁若干次后,再切换到东西路口方向,重复上述过程。系统要求实现对2组交通灯控制信号的模拟输出,其控制规律为如上所述,同时要完成等待时间模拟的输出,即红绿灯的持续时间倒数输出。系统时钟输入为一个1KHz的系统时钟。一、交通灯控制电路设计的主要功能交通灯控制电路设计遵循“红灯停,绿灯行,黄灯提醒”原则。其初始态是两个路口的红灯全亮,之后,东西路口的绿灯亮,南北路口的红灯亮,东西方向通车,延时一段时间后,东西路口绿灯灭,黄灯开始闪烁。闪烁若干次后,东西路口红灯亮,而同时南北路口的绿灯亮,南北方向开始通车,延时一段时间后,南北路口
3、的绿灯灭,黄灯开始闪烁。闪烁若干次后,再切换到东西路口方向,重复上述过程。系统要求实现对2组交通灯控制信号的模拟输出,其控制规律为如上所述,同时要完成等待时间模拟的输出,即红绿灯的持续时间倒数输出。系统时钟输入为一个1KHz的系统时钟。本实验中主要应用了状态机以及减法器的设计原理。在状态连续变化的数字系统设计中,采用状态机的设计思想有利于提高设计效率,增加程序的可读性,减少错误的发生几率。同时,状态机的设计方法也是数字系统中一种最常用的设计方法。二、课题的功能模块的划分 三、主要功能的实现 1.1倒计时模块倒计时模块采用减法计数器设计,等到时钟的上升沿来到时,对计数器进行计数。其中减法计数器的
4、代码如下: process(lock,clk) begin if lock=1 then cnt=init; else if clkevent and clk=1 then cnt=cnt-1; if cnt=0 then ov=1; end if; end if; time=cnt; end if; end process;1.2交通灯控制转换模块在设计交通灯控制电路转换模块时,采用状态机来实行这个功能模块,其中状态机共有五个状态,如:两个路口的红灯全亮;东西路口的绿灯亮,而南北路口的红灯亮;在延时后,东西路口绿灯灭,黄灯开始闪烁;在闪烁若干次后,东西路口的红灯亮,同时南北路口的绿灯亮;在延
5、时后,南北路口的绿灯灭,黄灯开始闪烁;在闪烁若干次后,在切换到东西路口方向。library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity trafic_light isport (clk,rst:in std_logic; -时钟信号,复位信号 time:out integer range 0 to 59; -时间信号 r1,r2,y1,y2,g1,g2:out std_logic);end trafic_light ;architecture rt1 of trafic_light is typ
6、e state is(r1r2,r1g2,r1y2,r2g1,r2y1); signal n_state ,c_state:state; signal cnt ,init:integer range 0 to 49; signal lock,ov:std_logic;begin state_reg:process(clk,rst) begin if rst=1then c_state=r1r2; elsif clkevent and clk=1then c_state r1=1;g2=1; y1=0; r2=0;g2= 0;y2=0; init=9;lock=1;n_stater1=1;g2=
7、1; y1=0; r2=0;g2= 0;y2=0; init=0;lock=0; if ov=1 then n_state=r1y2; else n_stater1=1;y2=1;g1=0; r2=0;y1=0;g2=0; init=49;lock=1;n_stater1=1;y2=1;g1=0; r2=0;y1=0;g2=0; init=0;lock=0; if ov=1 then n_state=r2g1; else n_stater2=1;g1=1;y1=0; r1=0;g2=0;y2=0; init=9;lock=1;n_stater2=1;g1=1;y1=0; r1=0;g2=0;y
8、2=0; init=0;lock=0; if ov=1 then n_state=r2y1; else n_stater2=1;y1=1;g1=0; r1=0;y2=0;g2=0; init=49;lock=1;n_stater2=1;y1=1;g1=0; r1=0;y2=0;g2=0; init=0;lock=0; if ov=1 then n_state=r1g2; else n_staten_state=r1r2; end case; end process;四、系统调试与仿真初始态是两个路口的红灯全亮,之后,东西路口的绿灯亮,南北路口的红灯亮,东西方向通车,延时一段时间后,东西路口绿灯
9、灭,黄灯开始闪烁。闪烁若干次后,东西路口红灯亮,而同时南北路口的绿灯亮,南北方向开始通车,延时一段时间后,南北路口的绿灯灭,黄灯开始闪烁。闪烁若干次后,再切换到东西路口方向,重复上述过程。五、总结与体会通过这次EDA课程设计,我不仅熟悉了Quartus软件的使用方法,而且学习了VHDL 基本逻辑电路和状态机电路的综合设计应用。理论结合实际,很好地实现了学以致用。除此之外,还加强了我思考和解决问题的能力.现在设计已经做好了,自己感觉还是比较好的,虽然花了很多的时间,但学到了很多东西.做课程设计的时候,自己把整个书本都看了几遍,还在网上查阅了很多的有关交通灯控制电路设计的资料,大大增强了自己对知识
10、的理解,很多以前不是很懂的问题现在都已经一一得以解决了。EDA设计我感觉程序调试、试验软件、硬件熟悉最重要。在编完各模块程序之后,编译查错最初有三十几个错误,有输入错误、语法错误。一遍一遍的变异查错,直到没有错误。必须注意工程名和实体名一致,不然一般会出错。在没有错误之后可以进行波型仿真。若与理想的不同,再查看程序,有无原理上的编辑错误或没有查出的输入错误。这次课程设计之后,使我明白了,做任何事情都要认真仔细,不然的话,你会花更多的时间才会做好.课程设计有利于提高我们的动手能力,能把我们所学的书本知识运用到实际生活中去.同时也丰富了我们的业余生活,提高我们对知识的理解能力。六、附件 libra
11、ry ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity trafic_light isport (clk,rst:in std_logic; -时钟信号,复位信号 time:out integer range 0 to 59; -时间信号r1,r2,y1,y2,g1,g2:out std_logic); -交通灯控制信号end trafic_light ; architecture rt1 of trafic_light istype state is(r1r2,r1g2,r1y2,r2g1,r2y1
12、);signal n_state ,c_state:state;signal cnt ,init:integer range 0 to 49;signal lock,ov:std_logic;beginstate_reg:process(clk,rst)beginif rst=1then c_state=r1r2;elsif clkevent and clk=1thenc_state r1=1;g2=1; y1=0;r2=0;g2= 0;y2=0;init=9;lock=1;n_stater1=1;g2=1; y1=0;r2=0;g2= 0;y2=0;init=0;lock=0;if ov=1
13、 then n_state=r1y2;else n_stater1=1;y2=1;g1=0;r2=0;y1=0;g2=0;init=49;lock=1;n_stater1=1;y2=1;g1=0;r2=0;y1=0;g2=0;init=0;lock=0;If ov=1 then n_state=r2g1;else n_stater2=1;g1=1;y1=0;r1=0;g2=0;y2=0;init=9;lock=1;n_stater2=1;g1=1;y1=0;r1=0;g2=0;y2=0;init=0;lock=0;if ov=1 then n_state=r2y1;else n_stater2
14、=1;y1=1;g1=0;r1=0;y2=0;g2=0;init=49;lock=1;n_stater2=1;y1=1;g1=0;r1=0;y2=0;g2=0;init=0;lock=0;if ov=1 then n_state=r1g2;else n_staten_state=r1r2;end case;end process;process(lock,clk)beginif lock=1 thencnt=init;else if clkevent and clk=1 thencnt=cnt-1;if cnt=0 thenov=1;end if;end if;time=cnt;end if;end process;end rtl;
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