交通灯的设计数电讲述.ppt

谢谢您的聆听 xxxxxxxxxx@ xxxxxxxxxx@ 数字电子与EDA技术 题目：交通灯控制器 设计背景： 随着经济的快速发展，汽车作为方便的交通工具越来越普及，与此同时，较慢的城市规划尚未适应较快的经济发展，导致交通基础设施建设不足，出现了交通事故率逐年递增的趋势。尤其是在车流量较大的路口，于是，自动化程度较高的交通灯便具有了较大的实用价值。 设计目的：实现十字路口的交通信号控制自动化。 设计意义：提高通行效率，降低交通事故发生率，节约管理成本。 城市十字交叉路口红绿灯控制系统主要负责控制主干道（左行、直行）和支干道的红绿灯的状态和转换顺序，关键是各个状态之间的转换和进行适当的时间延时，正是基于以上考虑，采用如下设计：? 整个过程中通过数码管输出计时 用户可以设定通行时间 用户可以使用默认通行时间 方案1：利用单片机实现。 C语言编程，通过开发板烧写到芯片中。 方案2：利用FPGA实现。 Verilog HDL语言描述。烧写到FPGA中。 确定选择方案2，理由是： FPGA运行速度快，核心频率可达几百M，易于集成。 单片机程序是串行执行，在处理突发事件的时候只能调用有限的资源；而FPGA属于并行执行，可同时处理不同的任务，导致了FPGA工作更有效率。 用户可通过输入改变通行状态的持续时间。 若无用户输入，则执行默认持续时间。 输入变量：clk （时钟） rst （复位） DUN （时间间隔设置） 输出变量：out (信号灯驱动信号) x (计时驱动信号) S1:主干道左行的红灯亮，直行绿灯亮。 支干道全部红灯。持续25秒 S2:主干道左行的黄灯亮，直行绿灯亮。 支干道全部红灯。持续5秒 S3:主干道全部绿灯。 支干道全部红灯。持续25秒 S4:主干道全部黄灯。 支干道全部黄灯。持续5秒 S5:主干道全部红灯。 支干道全部绿灯。持续25秒 S6:主干道全部黄灯。 支干道全部黄灯。持续5秒 输入变量：clk （时钟）脉冲发生器。 rst （复位）触发式开关 DIN（时间间隔设置）6个高低电平开关 输出变量：out (信号灯驱动信号) 红黄绿LED各两组 x (计时驱动信号) 两个共阳极数码管 状态任务输出特性分析 每间隔固定的时间便进入下一状态。 每个状态都输出驱动信号和计时信号。 确定状态机类型 Mealy型 输出信号不仅仅决定于现态，还存在复位信号的作用。 状态时钟频率确定 由于需要以秒为单位进行计数，故使用频率为1Hz的时钟输入。 采用独热码。 S1=000001 S2=000010 S3=000100 S4=001000 S5=010000 S6=100000 /* 置数模块*/ module SD(in,out,clk); input clk; input[5:0] in; output[5:0] out; parameter W=25; reg[5:0] out; always@(posedge clk)begin if(in==0) out=W; else out=in; end endmodule /*延时模块*/ module delay(DIN,clk,rst,cnt); input clk,rst; input[5:0] DIN; output[5:0]cnt; reg[5:0]cnt; always@(posedge clk) begin if(!rst)cnt=0; else if(cntDIN+4)cnt=cnt+1; else cnt=0; end endmodule /*状态机模块*/ module war(DIN,clk,in,rst,out); input clk,rst; input[5:0] in; input[5:0] DIN; output [5:0]out; reg [5:0]out; reg[5:0]state,NS; parameter Q1=6‘b000001,Q2=6’b000010, Q3=6b010010,Q4=6b010001, Q5=6b011100,Q6=6b001100, A=6b000001,B=6b000010,C=6b000100, D=6b001000,E=6b010000,F=6