交通灯控制器课程设计.doc

PAGE PAGE 2 湖南人文科技学院 课程设计报告 课 程 名 称：VHDL语言与EDA课程设计 设计题目： 交 通 灯 控 制 器 系 别： 通信与控制工程系 专 业： 电子信息工程 班 级： 2006级 1班 学生姓名: 彭智伟 董中林 学 号: 起止日期: 2008年12月22日 ~ 2008年12月31日 指导教师: 田汉平 周桃云 岳舟 教研室主任： 谢四莲 指导教师评语： 指导教师签名： 年 月 日 成绩评定 项 目 权重 成绩 彭智伟 董中林 1、设计过程中出勤、学习态度等方面 0.2 2、课程设计质量与答辩 0.5 3、设计报告书写及图纸规范程度 0.3 总 成 绩 教研室审核意见： 教研室主任签字： 年 月 日 教学系审核意见： 主任签字： 年 月 日 摘 要 本系统采用GW48 EDA/SOPC实验箱来设计交通灯控制器，模拟实现了红、绿灯指挥交通的功能。它直接采用FPGA/CPLD芯片开发，用VHDL语言编程和QUARTUS Ⅱ6.0设计。交通灯控制器设计, 系统地阐述了用FPGA/CPLD实现数字电路的设计过程, 展示了FPGA/CPLD的强大功能和非凡特性。本交通灯控制器适用东西方向和南北方向的车流量大致相同的路口，红灯45秒，黄灯5秒，绿灯40秒，同时用数码管指示当前状态（红、黄、绿灯）剩余时间。另有一个紧急状态，当紧急状态出现时，两个方向都禁止通行，指示红灯。紧急状态解除后，重新计时并指示时间。 关键词：交通灯控制器，EDA，FPGA，quartusII 目 录 TOC \o 1-3 \h \z \u 设计要求 1 1方案论证与对比 1 1.1方案一 1 1.2方案二 1 2 设计过程 1 2.1总体设计慨要 1 2.2 交通灯原理分析 2 3 模块设计及仿真 3 3.1 顶层文件的设计 3 3.2 状态控制模块（jtd ctrl） 4 3.3倒计时模块（jtd time）的设计 4 3.4数码管显示模块（jtd xs）的设计 6 3.5信号灯显示模块（jtd light）的设计 7 3.6引脚锁定 8 4编程下载 9 5结束语 9 6致谢 10 7参考文献 10 交通灯控制器 设计要求 设东西方向和南北方向的车流量大致相同，因此红、黄、绿灯的时长也相同，定为红灯45秒，黄灯5秒，绿灯40秒，同时用数码管指示当前状态（红、黄、绿灯）剩余时间。另外，设计一个紧急状态，当紧急状态出现时，两个方向都禁止通行，指示红灯。紧急状态解除后，重新计时并指示时间。 1方案论证与对比 1.1方案一 采用VHDL语言直接编写，实现交通灯指挥功能。但此方案编写复杂且困难，开发时间较长。编译后，不便读懂，找出错误很困难。 1.2方案二 采用模块层次化设计，将此设计分为四个模块：计时模块，状态控制模块，信号灯显示模块，数码扫描显示模块。将四个模块再分别用VHDL语言编写成，做成原理图模块，用原理图输入法做整个设计的顶层文件。此方案设计方便、简单，方法易懂、易操作，也易于寻找程序中的错误，故我们采用此方案。 2 设计过程 2.1总体设计慨要 根据交通灯控制器的功能与要求,将其总体电路分为状态控制，倒计时，数码管显示，信号灯显示模块（jtd ctrl，jtd time，jtd xs，jtd light）。jtd ctrl实现逻辑和时序控制，外部两路脉冲振荡器的频率选为1 kHz和1 Hz的信号，1khz信号用于显示模块的扫描，1 Hz信号用做倒计时模块的计数脉冲。M为紧急状态和自动运行状态的控制端。总体框图： 图 1 总体结构图 图 1 总体结构图 2.2 交通灯原理分析 当M = 1时，进入紧急状态，S输出为B100100,即南北、东西向均为红灯亮。 当M = 0时，交通即开始正常工作。M=‘0’时，经过40秒， S由B100010变为B1000