《基于fpga的交通灯控制器设计》.doc

2011-2012学年度第二学期 电子技术基础课程设计 交通灯控制器设计 院 系： 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： .............................. 3 二、交通灯系统的设计过程 .............................. 3 三、交通灯控制系统的结构 .............................. 3 四、QUARTUSⅡ验证与仿真 4.1 运行模块仿真 .............................. 7 4.2 设置模块仿真 .............................. 8 五、管脚分配及下载 .............................. 9 六、程序代码 .............................. 10 七、心得体会 ..............................14 一、设计内容与要求 ① 设计一个十字路口交通信号灯的控制电路。要求红、绿灯按一定的规律亮和灭，并在亮灯期间进行倒计时，且将运行时间用数码管显示出来。 ②绿灯亮时，为该车道允许通行信号，红灯亮时，为该车道禁止通行信号。要求主干道每次通行时间为Tx秒，支干道每次通行时间为Ty秒。每次变换运行车道前绿灯闪烁，持续时间为5秒。即车道要由X转换为Y时，X在通行时间只剩下5秒钟时，绿灯闪烁显示，Y仍为红灯。 ③ 可以对X，Y车道上交通灯运行的时间进行重新设置， 20≦Tx≦99 ,10≦Ty≦39 ④ 对器件进行在系统编程和实验验证。 ⑤ 写出设计性实验报告，并打印各层次的源文件和仿真波形，然后作简要说明。 2.1 经分析，系统的总体结构可以描述为下述的方框图： 2.2 交通灯控制器的控制过程分为四个阶段，对应的输出有四种状态，分别用S0 (00), S1 (01), S2 (10)和S3 (11)表示： S0状态：主干道绿灯亮,支干道红灯亮,在主干道绿灯亮了(Tx-5)s后,控制器发出状态转换信号St，输出从状态S0转换到S1； S1状态：主干道绿灯闪烁时间Tf（5S），支干道红灯亮，进入此状态后，绿灯闪烁足够时间间隔Tx时，控制器发出状态转换信号St，输出从状态S1转换到状态 S2； S2状态：主干道红灯亮,支干道绿灯亮,在支干道绿灯亮了(Ty-5)s后,控制器发出状态转换信号St，输出从状态S2转换到S3； S3状态：主干道红灯亮，支干道绿灯闪烁5S，进入此状态后，绿灯亮足够时间间隔Ty时，控制器发出状态转换信号St，输出从状态S3回到状态 S0； 由上述的状态描述可以得到如下的系统ASM图及状态转换图： 以下是系统的状态转换图: 交通灯控制电路状态转换图 输入 输出 现态 状态转换条件 次态 状态转换标志 0 0 0 × × 0 0 0 0 0 1 × × 0 1 1 0 1 × 0 × 0 1 0 0 1 × 1 × 1 1 1 1 1 × × 0 1 1 0 1 1 × × 1 1 0 1 1 0 × 0 × 1 0 0 1 0 × 1 × 0 0 1 控制器真值表 三、交通灯控制系统的结构 此系统分为两个模块：设置模块和运行模块。运行模块负责交通灯的正常亮和灭，设置模块负责主干道和支干道的红绿灯闪亮时间的设置。 3.1 运行模块 运行模块系统输入输出的方框图如下： 系统的输入输出描述如下： 输入： CLK：系统时钟，在这里为50MHz； RESET:复位信号，低电平有效，有效时，TX,TY复位为初始值，这里分别默认为30S,16S； SET_TYPE:设置类型信号，若为0，则设置的是主干道的绿灯时间TX；若为1，则设置的是支干道的绿灯时间TY； UP_DOWN:设置方式信号，若为0，则为减设置；若为1，则为加设置； SET_ENABLE:设置使能信号，在它的每一个上升沿进行一次加或者减设置； 输出： H_NUM: 8位计数信号，显示主干道和支干道的时间； H_LIGHT:两位主干道灯的显示信号，高位为红灯，低位为绿灯；为0表示灭，为1表示亮； F_LIGHT:两位支干