交通燈控制器的課程設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 課程設(shè)計(jì)課題：交通燈控制器的設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)目的：學(xué)習(xí)QuartusII的使用方法，熟悉可編程邏輯器件的使用。通過(guò)制作來(lái)了解交通燈控制系統(tǒng)，交通燈控制系統(tǒng)主要是實(shí)現(xiàn)城市十字交叉路口紅綠燈的控制。在現(xiàn)代化的大城市中, 十字交叉路口越來(lái)越多,在每個(gè)交叉路口都需要使用紅綠燈進(jìn)行交通指揮和管理,紅、黃、綠燈的轉(zhuǎn)換要有一個(gè)準(zhǔn)確的時(shí)間間隔和轉(zhuǎn)換順序,這就需要有一個(gè)安全、自動(dòng)的系統(tǒng)對(duì)紅、黃、綠燈的轉(zhuǎn)換進(jìn)行管理, 本系統(tǒng)就是基于此目的而開(kāi)發(fā)的。2、 設(shè)計(jì)任務(wù)： 1.滿足如下時(shí)序要求： 南北方向紅燈亮?xí)r，東西方向綠燈亮，反之亦然。 2.每一方向的紅（綠）黃燈共維持30秒。 3.當(dāng)某一方

2、向綠燈亮?xí)r，置顯示器為30秒，然后以每秒減1計(jì)數(shù)方式工作，直至減到數(shù)為3秒時(shí)，紅綠燈熄滅，黃燈開(kāi)始間隙閃耀3秒，減到為0，紅綠燈交換，一次工作循環(huán)結(jié)束，進(jìn)入下一步另一方向的工作循環(huán)。 4.紅綠黃燈均采用發(fā)光二極管。 5.設(shè)計(jì)由晶振電路產(chǎn)生1Hz標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)的單元電路。 6.要求對(duì)整體電路進(jìn)行仿真，觀察并記錄下仿真波形。三、設(shè)計(jì)原理：l 交通燈有四個(gè)狀態(tài)： G1 Y1 R1 G2 Y2 R2 S1. 亮 滅 滅 滅 滅 亮 S2. 滅 閃 滅 滅 滅 亮 S3. 滅 滅 亮 亮 滅 滅 S4. 滅 滅 亮 滅 閃 滅 然后重復(fù)狀態(tài)S1.l 分頻器分頻器實(shí)現(xiàn)的是將高頻時(shí)鐘信號(hào)轉(zhuǎn)換成底頻的時(shí)鐘信號(hào)，用

3、于觸發(fā)控制器、計(jì)數(shù)器和掃描顯示電路。該分頻器將時(shí)鐘信號(hào)分頻成1HZ和4HZ的時(shí)鐘信號(hào)。l 控制器控制器的作用是根據(jù)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值控制發(fā)光二極管的亮、滅，以及輸出倒計(jì)時(shí)數(shù)值給七段數(shù)碼管的分位譯碼電路。此外，當(dāng)檢測(cè)到為夜間模式時(shí)，手動(dòng)控制點(diǎn)亮黃燈的二極管。l 計(jì)數(shù)器這里需要的計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)范圍為30-0。計(jì)到0后，下一個(gè)時(shí)鐘沿回復(fù)到30，開(kāi)始下一輪計(jì)數(shù)。此外，當(dāng)檢測(cè)到夜間模式時(shí)，計(jì)數(shù)器暫停計(jì)數(shù)，而系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)使計(jì)數(shù)器異步清零。四、電路設(shè)計(jì)1、分頻單元電路設(shè)計(jì)2、30減計(jì)數(shù)單元電路設(shè)計(jì)3、紅黃綠燈控制單元電路設(shè)計(jì)4、譯碼顯示單元電路設(shè)計(jì)l 設(shè)計(jì)流程20MHZ分頻30減計(jì)數(shù)燈控制電路譯碼L顯示五、實(shí)驗(yàn)程

4、序library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity jiaotong is port(clk,clr:in std_logic; clk1,clk2,clk3:buffer std_logic; -分頻信號(hào) pout:out std_logic_vector(6 downto 1);-東西南北的紅綠黃燈狀態(tài)表示 C1:out std_logic_vector(3 downto 0);-BCD碼高四位表示 C0:out std_logic_vector(3 downto 0);-BCD碼

5、低四位表示end jiaotong;architecture one of jiaotong issignal g1,y1,r1,g2,y2,r2:STD_LOGIC;-1表示東西方向，2表示南北方向，g，y，r分別表示綠燈，黃燈，紅燈signal div:integer range 0 to ; -分頻1signal divn:integer range 0 to ; -分頻2，用于控制黃燈閃爍type st is(s1,s2,s3,s4);-分別表示紅綠黃燈的四種組合狀態(tài)signal state:st;beginC:process(clk) begin if clkevent and cl

6、k=1 then-對(duì)20HZ進(jìn)行分頻，1HZ if(div)then div=div+1; clk1=0; else div=0; clk1=1; end if; if(divn)then -用于黃燈閃爍 divn=divn+1; clk2=0; else divn=0; clk2=1; end if; end if; end process;process (clk1) is variable t:integer :=31; -初始賦值begin if clr=1 then -夜間時(shí)為黃燈閃爍，且為手動(dòng)控制 pout(6)=0; pout(5)=clk2 and 1; pout(4)=0;

7、pout(3)=0; pout(2)=clk2 and 1; pout(1) G1=1; Y1=0; R1=0; G2=0;Y2=0;R2=1;if(t=3) then state=s2; else state G1=0;Y1=1;R1=0;G2=0;Y2=0;R2=1; if(t=0) then state=s3;t:=30; else state G1=0;Y1=0;R1=1;G2=1;Y2=0; R2=0; if(t=3) then state=s4; else state G1=0;Y1=0;R1=1;G2=0;Y2=1;R2=0; if(t=0) then state=s1;t:=3

8、0; else stateNULL; end case; case t is -十進(jìn)制數(shù)與BCD碼一一對(duì)應(yīng)賦值，輸出時(shí)便于七段顯示譯碼器顯示 when 0 = C1=0000;C0 C1=0000;C0 C1=0000;C0 C1=0000;C0 C1=0000;C0 C1=0000;C0 C1=0000;C0 C1=0000;C0 C1=0000;C0 C1=0000;C0 C1=0001;C0 C1=0001;C0 C1=0001;C0 C1=0001;C0 C1=0001;C0 C1=0001;C0C1=0001;C0C1=0001;C0C1=0001;C0C1=0001;C0C1=00

9、10;C0C1=0010;C0C1=0010;C0C1=0010;C0C1=0010;C0C1=0010;C0C1=0010;C0C1=0010;C0C1=0010;C0C1=0010;C0C1=0011;C0NULL; end case; end if; pout(6)=G1; pout(5)=clk2 and Y1;pout(4)=R1; -東西南北六盞燈對(duì)應(yīng) pout(3)=G2; pout(2)=clk2 and Y2;pout(1)=R2;end if;end process ;end one;六、測(cè)試方法與測(cè)試結(jié)果1、測(cè)試儀器：QUARTUS2、測(cè)試方法：FPGA下載驗(yàn)證與仿真驗(yàn)證

10、3、測(cè)試結(jié)果：滿足設(shè)計(jì)要求以20HZ為基準(zhǔn)仿真：仿真結(jié)果：C1：顯示30減計(jì)數(shù)的個(gè)位C0：顯示30減計(jì)數(shù)的十位POUT(6):東西方向綠燈控制端POUT(5):東西方向黃燈控制端POUT(4):東西方向紅燈控制端POUT(3):南北方向綠燈控制端POUT(2):南北方向黃燈控制端POUT(1):南北方向紅燈控制端l 白天l 夜間黃燈閃爍（手動(dòng)控制）l 設(shè)計(jì)滿足了130秒倒數(shù)顯示2兩個(gè)方向燈的交替3黃燈在最后3秒閃爍七、討論該電路基本上滿足了設(shè)計(jì)要求，電路簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)容易，節(jié)省器件。在設(shè)計(jì)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題以及需改進(jìn)的地方在下面予以討論：1. 剛開(kāi)始設(shè)置時(shí)黃燈在一個(gè)周期內(nèi)閃爍五次導(dǎo)致連接硬件時(shí)黃燈不能正常工作，因?yàn)檎伎毡忍?，可以將其改正，使其在一個(gè)周期內(nèi)閃爍十