十字路口交通灯控制器设计报告

十字路口交通灯控制器设计报告

姓名：张彦波

学号：201258502248

班级：计122-2

指导教师：王玲玲

一、设计要求

在十字路口，每条道路上各有一组红、黄、绿灯和倒计时显示器，用以指挥车辆和行人有序的通行。

二、系统功能描述

1、在十字路口的两个方向上各设一组红黄绿灯。

2、每个方向上设计一组数码管，以倒计时的方式显示允许通行和禁止的时间。可以自设时

间。

3、允许当特殊情况出现时，比如紧急状态，各方向上均是红灯亮，且数字在闪烁，或者模

拟夜间黄灯闪烁。

4、其他功能自加。

四、各模块具体设计

1、模块corner a与b即东西方向与南北方向道路主控制器，其中用type分别列举各个显示灯，并分配起始状态。在每个灯的状态中分别用if语句写出灯亮时的时间高低位转换过程，当时间倒计时为零时，定义好下一个状态。最后转化成的模块和仿真如下图所示：

2、模块sel如下图，该模块主要功能是产生对数码管的片选信号。

3、模块xuan主要是将不同数码管要显示的数据在与片选信号相同的时间送到端口。

4、模块qiduan主要是将十进制数转换为七段数码管需要的数据。

5、整体仿真如下图所示：

6、包装好的模块如下图所示：

五、各个模块程序

1、分频fen

library ieee;

use ieee.std_logic_1164.all;

entity fen is

port(clk:in std_logic;

clk1:out std_logic);

end fen;

architecture fen_arc of fen is

begin

process(clk)

variable cnt:integer range 0 to 5;

begin

if clk'event and clk='1' then

if cnt=5 then

cnt:=0;

clk1<='1';

else

cnt:=cnt+1;

clk1<='0';

end if;

end if;

end process;

end fen_arc;

2、消抖xiaodou

library ieee;

use ieee.std_logic_1164.all;

entity xiaodou is

port(a,clk1:in std_logic;

b:out std_logic);

end xiaodou;

architecture xiao_arc of xiaodou is

signal tmp1:std_logic;

begin

process(clk1,a)

variable tmp3,tmp2:std_logic;

begin

if clk1'event and clk1='0' then

tmp1<=a;

tmp2:=tmp1;

end if;

b<=tmp1 and clk1;

end process;

end xiao_arc;

3、紧急按钮no

library ieee;

use ieee.std_logic_1164.all;

entity no is

port(a:in std_logic;

y:out std_logic);

end no;

architecture no_arc of no is

begin

process(a)

variable aa:std_logic;

begin

if a'event and a='1' then

aa:=not aa;

end if;

y<=aa;

end process;

end no_arc;

4、东西方向道路控制cornera

library ieee;

use ieee.std_logic_1164.all;

use ieee.std_logic_unsigned.all;

entity cornera is

port(clk:in std_logic;

r,g,y,l:out std_logic;

timh,timl:out std_logic_vector(3 downto 0));

end cornera;

architecture corn_arc of cornera is

type rgyl is(red,yellow,green,guai);

begin

process(clk)

variable a:std_logic;

variable th,tl:std_logic_vector(3 downto 0); variable state:rgyl;

begin

if clk'event and clk='1' then

case state is

when green=>if a='0' then

th:="0001";

tl:="1001";

a:='1';

g<='1';

r<='0';

else

if not(th="0000" and tl="0001") then

if tl="0000" then

tl:="1001";

th:=th-1;

else

tl:=tl-1;

end if;

else

th:="0000";

tl:="0000";

a:='0';

state:=yellow;

end if;

end if;

when red=>if a='0' then

th:="0010";

tl:="1001";

a:='1';

r<='1';

l<='0';

else

if not(th="0000" and tl="0001") then

if tl="0000" then

tl:="1001";

th:=th-1;

else

tl:=tl-1;

end if;

else

tl:="0000";

a:='0';

state:=green;

end if;

end if;

when yellow=>if a='0' then

th:="0000";

tl:="0100";

a:='1';

y<='1';

g<='0';

else

if not(th="0000" and tl="0001") then

if tl="0000" then

tl:="1001";

th:=th-1;

else

tl:=tl-1;

end if;

else

th:="0000";

tl:="0000";

a:='0';

state:=guai;

end if;

end if;

when guai=>if a='0' then

th:="0000";

tl:="0100";

a:='1';

l<='1';

y<='0';

else

if not(th="0000" and tl="0001") then

if tl="0000" then

tl:="1001";

th:=th-1;

else

tl:=tl-1;

end if;

else

th:="0000";

tl:="0000";

state:=red;

end if;

end if;

end case;

end if;

timh<=th;

timl<=tl;

end process;

end corn_arc;

5、南北方向与东西方向只是初始状态不同，东西初始状态为红灯，

南北初始状态为绿灯，其他都一样。

6、数码管片选信号sel

library ieee;

use ieee.std_logic_1164.all;

use ieee.std_logic_unsigned.all;

entity sel is

port(clk:in std_logic;

sell:out std_logic_vector(2 downto 0));

end sel;

architecture sel_arc of sel is

begin

process(clk)

variable tmp:std_logic_vector(2 downto 0);

begin

if clk'event and clk='1' then

if tmp="000" then

tmp:="001";

elsif tmp="001" then

tmp:="100";

elsif tmp="100" then

tmp:="101";

elsif tmp="101" then

tmp:="000";

end if;

end if;

sell<=tmp;

end process;

end sel_arc;

7、数码管显示数据与片选信号相同时间送到端口xuan

library ieee;

use ieee.std_logic_1164.all;

entity xuan is

port(sel:in std_logic_vector(2 downto 0);

d0,d1,d2,d3:in std_logic_vector(3 downto 0);

q:out std_logic_vector(3 downto 0));

end xuan;

architecture xua_arc of xuan is

begin

process(sel)

begin

case sel is

when "100"=>q<=d3;

when "101"=>q<=d2;

when "000"=>q<=d1;

when others=>q<=d0;

end case;

end process;

end xua_arc;

8、七段数码管显示qiduan

library ieee;

use ieee.std_logic_1164.all;

entity qiduan is

port(d:in std_logic_vector(3 downto 0);

q0,q1,q2,q3,q4,q5,q6:out std_logic);

end qiduan;

architecture qidua_arc of qiduan is

begin

process(d)

variable q:std_logic_vector(6 downto 0);

begin

case d is

when"0000"=>q:="0111111";

when"0001"=>q:="0000110";

when"0010"=>q:="1011011";

when"0011"=>q:="1001111";

when"0100"=>q:="1100110";

when"0101"=>q:="1101101";

when"0110"=>q:="1111101";

when"0111"=>q:="0100111";

when"1000"=>q:="1111111";

when others=>q:="1101111";

end case;

q0<=q(0);

q1<=q(1);

q2<=q(2);

q3<=q(3);

q4<=q(4);

q5<=q(5);

q6<=q(6);

end process;

end qidua_arc;

六、总结、心得

通过这次课程设计，我进一步加深了对数字电子技术的了解。并进一步熟练了对QuartusII软件的操作。在编写程序的过程中，遇到了很多问题，其中在红灯闪烁和紧急按钮的设计上想了很久，也遇到了许多问题，一直达不到我想要的结果，使我发现自己以前学习上存在的不足。通过与同学探讨和请教老师，终于把问题都解决了，并加深了对十字路口交通灯原理和设计思路的了解。同时也掌握了做课程设计的一般流程，为以后的设计积累了一定的经验。做课程设计时，先查阅相关知识，把原理吃透，确定一个大的设计方向，在按照这个方向分模块的把要实现的功能用流程图的形式展示。最后参照每个模块把输入和输出引脚设定，运用我们所学的VHDL语言进行编程。通过这次设计，我对于VHDL有了更加深刻的理解，在一定程度上训练了自己的思考能力，也提高了实际操作能力。感谢老师专业的辅导和同学的帮助，使我顺利完成课程设计。