交通灯控制器的设计.doc

PAGE / NUMPAGES EDA实验报告 一、课程设计题目及要求 题目： 十字路口交通灯 具体要求： 设计一个十字路口的交通灯控制器，能显示十字路口东西、南北两个方向红、黄、绿灯的指示状态。用两组红、黄、 绿三种颜色的灯分别作为东西、南北两个方向 红、黄、绿等。变化规律为：东西绿灯亮，南北红灯亮——东西黄灯亮，南北红灯亮——东西红灯亮，南北绿灯亮——东西红灯亮，南北黄灯亮——东西绿灯亮，南北红灯亮······，这样循环下去。南北方向每次通行时间为45秒，东西方向每次通行时间为45秒，要求两条交叉道路上的车辆交替运行，时间可设置修改。绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5秒钟，才能变换运行车道。并要求所有交通灯的状态变化在时钟脉冲上升沿处。 二、实验编程环境 QuartusII 8.0 三、课程设计的详细设计方案 （一）、总体设计方案的描述 1.1、根据交通灯系统设计要求，可以用一个有限状态机来实现这个交通灯控制器。首先根据功能要求，明确两组交通灯的状态，这两组交通灯总共共有四种状态，我们用ST0，ST1，ST2，ST3 来表示： St0表示东西路绿灯亮，南北路红灯亮； St1表示东西路黄灯亮，南北路红灯亮； St2表示东西路红灯亮，南北路绿灯亮； St3表示东西路红灯亮，南北路黄灯亮； 1.2、根据上述四种状态描述列出的状态转换表 表9-1 交通灯控制器状态转换表 当前状态 下一状态 转换条件 St0 St1 主路绿灯亮了40秒 St1 St2 主路黄灯亮了5 秒 St2 St3 主路绿灯亮了 40秒 St3 St0 支路黄灯亮了5秒 1.3、根据状态转换表得到交通灯控制器的状态转移图如图所示。 S St0 St3 St1 St2 交通灯控制器的状态转移图 （二）各个模块设计 2.1、控制器模块 控制器模块示意图 其中，clk为时钟信号，时钟上升沿有效。hold为紧急制动信号，低电平有效。ared,agreen,ayellow分别表示东西方向的红灯，黄灯，绿灯显示信号，高电平有效。bred,bgreen,byellow分别表示南北方向的红灯，黄灯，绿灯显示信号，高电平有效。 用于控制红绿黄灯的亮暗情况。 2.2、45秒倒计时计数器模块 CLK CLK EN CR QL[3..0] QH[3..0] OC m45 inst2 45秒倒计时计数器模块示意图 其中，CLK为时钟信号，时钟上升沿有效。EN为使能端，高电平有效。CR为紧急制动信号低电平有效。QL{3..0}是计数低位。QH{3..0}是计数高位。 用于45秒的倒计时计数。 2.3、7位译码器模块 7位译码器模块示意图 其中dat{3..0}为要译码的信号。a,b,c,d,e,f,g为译码后的信号。 用于将45秒倒计时计数的信号译码成数码管可以识别的信号。 2.4、50MHZ分频器模块 50MHZ分频器模块示意图 其中clk为50MHZ时钟信号，时钟上升沿有效。输出clk_out为1HZ时钟信号，时钟上升沿有效。 用于将50MHZ的时钟信号转变成1HZ的时钟信号。 （三）结构图设计 （四）仿真电路 时序仿真图 从图中可看到首先进入st0状态，此时东西路绿灯亮，南北路红灯亮；计数器计数到40秒时，交通灯控制器进入st1状态，此时东西路黄灯亮，南北路红灯亮；在st1状态计数器又开始计数，计数器计数到5秒后，交通灯控制器状态进入st2，此时东西路红灯亮，南北路绿灯亮；在st2状态计数器又开始计数，计数器计数到40秒后，交通灯控制器状进入st3状态，此时东西路红灯亮，南北路绿灯亮；在st3状态计数器又开始计数，计数器计数到5秒后，交通灯控制器状态进入st0状态，此时东西路绿灯亮，南北路红灯亮，如些循环反复，完成十字交通路口的红绿灯控制。 A0-G0,A1-G1分别为45到0的译码。 （五）分配引脚 为了对此工程进行硬件测试，应将编译成功后的程序下载到目标芯片上，并指定输入输出信号的管脚，以便添加激励信号和测试输出信号。 在下载编译成功的文件之前，需要制定器件的管脚，选择Assignments|Pins命令，在随后出现的下拉列表框中选择对应端口信号名的器件引脚号，如下图： 四、设计总结和心得 通过此次EDA设计，我系统性的学习了课本上相关的知识，对课堂上的知识更加了解。通过认真研究课本，使我对EDA程序设计有了一定思路；通过实验课的学习，在程序的设计，程序的调试方面都学到了很多东西，在这几天时间里，