VHDL综合设计报告交通灯控制器.docVIP

数字逻辑课程实验报告 实验名称 交通灯控制器 实验人姓名 梁立建 学 ???? 号 410109030121 班 级 试点1班 同组人姓名 实 验 时 间 2012-5-12 成 绩 石家庄经济学院信工学院  实验内容 实验题目：交通控制器 实验要求：设计一个交通控制器，用LED灯显示交通状态，并一数码管显示当前状态剩余秒数。 主感到绿灯亮时，支干道红灯亮；反之亦然，二者交替允许通行，主干道 每次放行Xs，支干道每次放行Ys，每次由绿灯变为红灯过程中，亮光的黄灯作为 过渡，黄灯时间为Zs。 能实现特殊功能显示，进入特殊状态时，两方向路口均显示红灯。 可根据需要调整X、Y、Z的具体数值。 实验原理 实现方法： 总体设计结构框图如图2所示，共有10个功能模块，包括交通灯的控制模块、分频模块、计数器模块、键盘扫描模块、数字合成模块、三个分位模块、数码管显示模块、动态显示扫描模块。 原理图： 图2原理图 状态转换: S0:主干道绿灯，支干道红灯;S1：主干道红灯，支干道红灯;S2:主干道黄灯，支干道红灯;S3:主干道红灯，支干道绿灯;S4:主干道红灯，支干道黄灯 状态列表： 表一 交通灯状态转换表 东西（A）方向 红灯 红灯 绿灯 黄灯 40秒 30秒 10秒 南北（B）方向 绿灯 黄灯 红灯 红灯 30秒 10秒 40秒 表二 交通灯状态转换表 BTN LED 备注 1 100100 长时间亮红灯 0 状态1：100010 持续20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20秒，转到状态4 状态4：001100 持续5秒，转到状态1 注：LED的六位分别对应东西方向(A方向)的红绿黄和南北方向（B方向）的红绿黄。‘1’表示亮，‘0’表示灭。 各模块功能： 5.1 控制模块 控制模块的作用是根据计数器的计数值控制二极管的亮、灭，以及输出倒计时数值给分位模块。计数范围为0到49，共50个数值。记到49后，下一个时钟沿回复到0，开始下一轮计数。控制模块外部端口如图5.1所示。 图5 .1控制模块外部端口 5.2 分位模块 因为控制输出倒计时数值可能是1位或者2位十进制，所以在七段数码管的译码电路前要加上分位电路(即将其分成两个1位的十进制数，如35分为3和5,7分为0和7)。 分位电路模块的外部端口如图5.2所示，这样可以得到两个路口倒计时时间显示的十位和个位信号。 图5.2分位电路模块外部端口 5.4 计时模块 定时模块实际上起到计数的作用。这里需要的计数范围是0~49。计到49后，下一个时钟沿回复到0，开始下一轮的计数。定时模块的外部端口如图3-4-4.1所示。如果外部输入的RESET是高电平，那么RESET_OUT就输出低电平无效，如果外部输入的RESET是低电平，该模块加入了防抖电路，如果RESET按键时间少于3秒，那RESET_OUT输出就是低电平即无效，只有RESET按键时长大于等于3秒，才会有RESET_OUT输出高电平。 图5.4 定时模块外部端口 5.5 分频模块 将实验箱上1465Hz，分频为1Hz，和288Hz（用于数码管扫描）。在时钟模块外部clk和hold相与，当hold有效即低电平时，时钟模块不进行分频，系统的红绿灯状态不变，以便交警疏通车流量，时钟模块外部端口如图3-4-5.1所示。 图5.5分频模块外部端口 测试及分析 1.控制模块 控制模块的仿真：首先对最主要的控制模块进行时序仿真，仿真结果如图3.1所示。开始时reset为高电平“1”,这时，如果输入值为40，那么东西方向亮红灯，且倒计时为10，南北方向亮绿灯，且倒计时是5；如果输入值为15，那么东西方向的倒计时时间为5，且是绿灯亮，南北方向的倒计时为10，且是红灯亮，如果reset为低电平“0”，这时系统复位，四个方向都是红灯，输出为初始值，倒计时从25s开始。 图3.1控制模块仿真图 2 分位电路模块仿真 本节对分位电路模块进行了时序仿真，仿真结果如图5-2所示，输入numin0，numin1为控制模块的倒计时计数器的输出load0，load1，numa0,numb0输出为十位数数值，numa1,numb1输出为个位数数值。 图3-2 分位电路模块的时序仿真波形 3 定时模块的仿真 时钟模块的时序仿真：对外部时钟分频至1hz进行了时序仿真，仿真结果如图5.4所示。外部时钟clk的频率为1464hz，所产生