EDA课程实训设计(交通信号灯设计实现).pdfVIP

丹青不知老将至，贫贱于我如浮云。——杜甫

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交通灯的设计与实现

一、实训目的

提高学生动手编程能力和对EDA可编程逻辑器件课程在实际生活中的应用的能力。

二、实训内容及要求

在EDA实验箱上完成十字路口交通灯的设计与实现。要求将实验箱上的8个LED灯中的6

个表示东西方向和南北方向的红黄绿交通灯。同时在数码管上显示等待时间，并在数秒后进展

红绿灯的转换，可增加扩展功能。

三、实训软硬件简介

1.QuartusII8.0

QuartusII8.0是著名可编程逻辑器件生产商Altera的综合性开发软件，在21世纪推出，

可以在XP，linux，unix上使用，已取代MAX+PLUSⅡ，它提供了一种与构造无关的设计与环境，

使设计者能方便地进展设计输入、快速处理和器件编程。其便于其支持的硬件描述语言有VHDL、

Verilog等，解决了原理图与HDL混合输入设计的问题。编译仿真检测无误后，便可以下载信

息通过编程器下载至目标器件中了。

2.EDA综合实验箱

综合实验箱可分为实验主板和可编程逻辑器件核心两局部，可编程逻辑器件核心板可以按

需更换，以满足不同要求。实验箱主要具有以下几个特点：

★实验箱电路动态可重组：可按需配置成不同连接，以满足不同实验工程的需要

★可独立支持MCS—51单片机实验：具有仿真功能，不需要额外配备昂贵的仿真器。

★可独立完成可编程逻辑器件实验：可按需更换不同芯片模板，满足不同实验需要；

★提供了扩展接口：让学生可以设计自己的电路连接到试验箱；

★灵活支撑综合性、创造性实验：有利于训练学生综合创新能力。

综合实验箱采用模式化构造，可以通过不同的模式选择是进展单片机实验还是可编程实验。通

过主控电路选择左侧的单片机或者是下侧的可编程器件，选择需要的外围资源。

主要硬件资源由三个局部构成：单片机资源、可编程逻辑器件资源、以及一些常用外设资源。

四、实训设计思想

1.设计效果

将实训要求和实际生活中的交通信号灯状态相结合，本系统设计实现数码管实时显示东西

和南北两个方向的交通信号灯的通行和等待的剩余时间，在实验箱的LED灯中选取6个灯分别

代表两个方向的红绿黄灯同时与数码管显示的时间相对应，为了防止出现交通灯出现临时性错

误，设计一个复位键，以能够及时恢复至正常状态。因深夜时车辆较少，故而设计一个按键在

深夜时将交通灯全部变为黄灯闪烁，提醒车辆减速行驶。

2.程序代码设计思想

经过分析，交通信号灯在正常情况下分为6个状态，同时增加两种特殊情况下出现的两种

状态；本系统运用状态机，将系统频率clk通过分频器分频，实现了LED灯的闪烁和数码管的

显示功能，同时增加了两个额外特殊情况处理功能，成功模拟了现实生活中的交通信号灯的运

作状况。

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〔1〕分频设计

因数码管和LED灯的显示频率不同，故需要对系统clk进展分频，分频器实现的是将高频时

钟信号转换成低频的时钟信号，用于触发控制器、计数器和扫描显示电路。该分频器实现的是一千分频，将

一千赫兹的时钟信号分频成一赫兹的时钟信号。

图1分频器局部原理图

〔2〕状态机设计

根据要实现的功能及各状态之间的转换经分析，正常状态下交通信号灯可以分为4个状态

分别为表一中的S1、S2、S3、S4，在出现特殊情况或者在深夜时，状态转移分别是S5、S6，

各状态