基于VerilogHDL的交通灯控制器研究设计.docxVIP

PAGE \* MERGEFORMAT 17 TOC \o 1-3 \h \z \u HYPERLINK \l _Toc283187418 第一章设计原理 PAGEREF _Toc283187418 \h 1 HYPERLINK \l _Toc283187419 1.1设计要求 PAGEREF _Toc283187419 \h 1 HYPERLINK \l _Toc283187420 1.2设计思路和原理 PAGEREF _Toc283187420 \h 1 HYPERLINK \l _Toc283187421 1.3实现方法 PAGEREF _Toc283187421 \h 1 HYPERLINK \l _Toc283187422 第二章 Verilog HDL程序设计 PAGEREF _Toc283187422 \h 2 HYPERLINK \l _Toc283187423 2.1整体设计 PAGEREF _Toc283187423 \h 2 HYPERLINK \l _Toc283187424 2.2 具体设计 PAGEREF _Toc283187424 \h 2 HYPERLINK \l _Toc283187425 第三章仿真与硬件调试 PAGEREF _Toc283187425 \h 7 HYPERLINK \l _Toc283187426 3.1 波形仿真 PAGEREF _Toc283187426 \h 7 HYPERLINK \l _Toc283187427 3.2 硬件调试 PAGEREF _Toc283187427 \h 9 HYPERLINK \l _Toc283187428 第四章设计总结 PAGEREF _Toc283187428 \h 10 HYPERLINK \l _Toc283187429 程序清单 PAGEREF _Toc283187429 \h 11 HYPERLINK \l _Toc283187430 参考资料 PAGEREF _Toc283187430 \h 15  交通灯控制器设计 第一章设计原理 1.1设计要求 设计一个交通控制器，用LED显示灯表示交通状态，并以7段数码显示器显示当前状态剩余秒数主干道绿灯亮时，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35s，支干道每次放行25s。每次由绿灯变为红灯的过程中，亮光的黄灯作为过渡，黄灯的时间为5s。能进行特殊状态显示，特殊状态时东西、南北路口均显示红灯状态。用LED灯显示倒计时，并且能实现总体清零功能，计数器由初始状态开始计数，对应状态的显示灯亮。能实现特殊状态的功能显示， 1.2设计思路和原理 本次设计是针对十字路口，进行南北和东西直行情况下交通灯控制。设定东西方向为主干道方向，根据交通灯的亮的规则，在初始状态下四个方向的都为红灯亮启，进入正常工作状态后，当主干道上绿灯亮时，支干道上红灯亮，持续35S后，主干道和支干道上的黄灯都亮启，持续5S后，主干道上红灯亮启，支干道上绿灯亮启持续25S，之后主干道和支干道上的黄灯都亮启5s，一个循环完成。循环往复的直行这个过程。其过程如下图所示： 图1.交通灯点亮时间控制说明 1.3实现方法 本次采用文本编辑法，即利用Verilog HDL语言描述交通控制器，通过状态机计数法，实现设计所要求的交通灯控制及时间显示。设计中用两组红黄绿LED模拟两个方向上的交通灯，用4个7段数码管分别显示两个方向上的交通灯剩余时间，控制时钟由试验箱上频率信号提供。  第二章 Verilog HDL程序设计 2.1整体设计 根据上章设计原理，交通灯控制的关键是各个状态之间的转换和进行适当的时间延时，根据状态机的设计规范，本次设计了三个状态之间的循环转化，其真值表及状态转化图如下所示： 图2.交通灯控制状态转化 说明：该状态图为交通灯在正常情况下的状态转化图，进入控制后，状态00时主干道绿灯及支干道红灯亮起，进入状态01后两路黄灯亮起，状态11时主干道红灯及支干道绿灯亮起。进入10状态两路黄灯亮起。结束一个循环，从00状态重新开始循环。 为实现控制与显示的功能，需要设计交通灯点亮顺序控制程序，倒数计时程序，七段数码管显示程序，数码管显示扫描程序，其系统结构图如下所示： 图3.交通灯控制系统结构图 其中rst为复位信号，clk为时钟信号，hold为特殊情况控制信号,输入hold时两个方向红灯无条件亮起。 2.2 具体设计 根据整体设计要求，编写各个功能部分Verilog HDL程序，设置各输入输出变量说明如下 clk：为计数时钟； qclk：为扫描显示时钟； en：使能信号，为1 的话，则控制器开始工作； rst：复位信号，为1的话，控制