eda交通灯设计和实现.docx

eda交通灯设计和实现.docx

《eda交通灯设计和实现.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《eda交通灯设计和实现.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

eda交通灯设计和实现

EDA交通灯课程设计

班级：

电气技术

1031

交通灯控制器

1.实验目的

学习交通灯控制器的设计，学习简单状态机的设计和硬件测试。

2.实验内容

本实验的内容是设计一个建议的交通灯控制，要求能实现三种灯的控制并通过数码管显示倒计时的时间。

整个设计在MagicSOPC试验箱上实现。

3.实验原理

本实验设计的交通灯控制器要求实现对A、B两个方向的红、绿、黄三种灯的控制，并能实现时间显示的倒计时。

因此每个方向的灯可以用一个状态机实现，状态的跳转顺序为灯-绿灯-黄灯-红灯（另一个的状态应为绿-黄-红绿），同时设计一个计时器，来记录每种灯的倒计时时间。

最后将交通灯的状态信息输出，至数码管显示模块和交通灯显示模块。

注意一个方向的红灯时间应和另一个方向的绿黄灯时间总和相等。

4.实验步骤

1）启动QuartusII建立一个空白工程，然后命名为traffic-top.qpf。

2）新建VerilogHDL源程序文件traffic.v、traffic-test、traffic-top.v，输入程序代码并保存（完整的VerilogHDL程序参考程序清单3.17），对各个HDL文件进行综合编译，若在编译过程中发现错误，则找出并更改错误，直至编译成功为止。

3）选择目标器件并对相应的引脚进行锁定，在这里所选择的器件为Altera公司CycloneII系列的EP2C35F672C8芯片，引脚锁定方法如表3.16所列。

将未使用的引脚设置为三态输入（一定要设置，否则可能会损坏芯片）。

设置方法见3.1节。

Lampa,lampb

表3.16引脚锁定方法

4）设置traffic-top.v为顶层文件，对该工程文件进行全程编译处理，若在编译处理过程中发现错误，则找出更正错误，直至编译成功为止。

5）把程序下载到FPGA器件中。

按一下复位键SYS-RST，然后观察交通灯及数码管的显示状态。

5.实验参考程序

程序清单3.17交通灯程序

1）交通灯控制器，文件traffic.v

本模块实现交通灯控制器的逻辑功能。

//*********************************************************//**交通灯控制器//*********************************************************

moduletraffic（clock,rst_n,clken,lampa,lampb,acount,bcount）;

inputclock;//系统时钟50MHz

inputrst_n;//同步复位信号,低电平有效

inputclken;//时钟使能信号:

1Hz。

output[2:

0]lampa;//控制A方向三盏灯的亮灭;其中lampa[2:

0]分

//别控制A方向的绿灯、黄灯、红灯（低电平灯亮）

output[2:

0]lampb;//控制B方向三盏灯的亮灭;其中lampb[2:

0]分

//别控制B方向的绿灯、黄灯、红灯（低电平灯亮）

output[7:

0]acount;//用于A方向灯的时间显示，8位BCD码输出output[7:

0]bcount;//用于B方向灯的时间显示，8位BCD码输出reg[2:

0]lampa,lampb;

reg[7:

0]numa,numb;//时间计数器

regtempa,tempb;//防重进入标志

reg[2:

0]StateA,StateB;//A、B方向灯控制状态机的状态

//设置各种灯的计数器的预置数

parameterared=8'h30,//30秒

ayellow=8'h5,//5秒

agreen=8'h15,//15秒

bred=8'h20,//20秒

byellow=8'h5,//5秒

bgreen=8'h25;//25秒

assignacount=numa;

assignbcount=numb;

//控制A方向的三种灯

always@（posedgeclockornegedgerst_n）

begin

if（!

rst_n）

begin

StateA<=3'h0;

lampa<=3'b011;

tempa<=1'b0;

end

elseif（clken）

begin

if（!

tempa）

begin

tempa<=1'b1;//防重进入标志

case（StateA）//控制亮灯的顺序

0:

beginnuma<=agreen;lampa<=3'b011;StateA<=1;end1:

beginnuma<=ayellow;lampa<=3'b101;StateA<=2;end2:

beginnuma<=ared;lampa<=3'b110;StateA<=0;enddefault:

lampa<=3'b110;

endcase

end

else

begin//倒计时

if（numa>1）

if（numa[3:

0]==0）

begin

numa[3:

0]<=4'h9;

numa[7:

4]<=numa[7:

4]-4'h1;

end

else

numa[3:

0]<=numa[3:

0]-4'h1;

if（numa==2）

tempa<=1'b0;

end

end

end

//控制A方向的三

种灯

always@（posedgeclockornegedgerst_n）

begin

if（!

rst_n）

begin

lampb<=3'b110;

StateB<=3'h0;

tempb<=1'b0;

end

elseif（clken）

begin

if（!

tempb）

begin

tempb<=1'b1;//防重进入标志

case（StateB）//控制亮灯的顺序

0:

beginnumb<=bred;lampb<=3'b110;StateB<=1;end

1:

beginnumb<=bgreen;lampb<=3'b011;StateB<=2;end

2:

beginnumb<=byellow;lampb<=3'b101;StateB<=0;end

ddddddd:

lampb<=3'b110;

eeeeeee

end

else

begin//倒计时

if（numb>1）

if（numb[3:

0]==0）

begin

numb[3:

0]<=4'h9;

numb[7:

4]<=numb[7:

4]-4'h1;

end

else

numb[3:

0]<=numb[3:

0]-4'h1;

if（numb==2）

tempb<=1'b0;

end

end

end

endmodule

2）显示控制程序，文件名为traffic.v

本模块实现交通灯倒计时的显示并产生1HZ的时钟使能信号。

//*********************************************************//**交通灯控制器显示模块

//**功能：

显示交通灯时间，并产生1Hz时钟使能信号，//*********************************************************

moduletraffic_test（clock,clken,rst_n,acount,bcount,seg,dig）;

inputclock;//系统时钟（50MHz）

inputrst_n;

outputclken;

input[7:

0]acount;

input[7:

0]bcount;

output[7:

0]seg;//数码管段码输出

output[7:

0]dig;//数码管位码输出

//I/O寄存器

reg[7:

0]seg;

reg[7:

0]dig;

//内部寄存器

reg[25:

0]clk_cnt;

reg[16:

0]count;//时钟分频计数器

reg[1:

0]cnt;//数码管扫描计数器

reg[3:

0]disp_dat;//数码管扫描显存

wirediv_clk;//分频时钟

//产生1Hz时钟使能信号

always@（posedgeclock）

begin

if（clken）

clk_cnt<=26'h0;

else

clk_cnt<=clk_cnt+26'h1;

end

assignclken=（clk_cnt>=26'd49999999）;

//时钟分频进程,用于数码管扫描显示

always@（posedgeclock）

bbbbb

bbbbb<=count+1'b1;

end

assigndiv_clk=&count;

//数码管扫描显示部分

always@（posedgeclock）

begin

if（div_clk）

cnt<=cnt+1'b1;

end

always@（posedgeclock）

begin

if（div_clk）

begin

case（cnt）//选择扫描显示数据

2'd0:

disp_dat<=acount[7:

4];//第一个数码管2'd1:

disp_dat<=acount[3:

0];//第二个数码管2'd2:

disp_dat<=bcount[7:

4];//第五个数码管2'd3:

disp_dat<=bcount[3:

0];//第六个数码管endcase

case（cnt）//选择数码管显示位

2'd0:

dig<=8'b01111111;//选择第一个数码管显示2'd1:

dig<=8'b10111111;//选择第二个数码管显示2'd2:

dig<=8'b11110111;//选择第五个数码管显示2'd3:

dig<=8'b11111011;//选择第六个数码管显示endcase

end

end

always@（disp_dat）

begin

case（disp_dat）//七段译码

4'h0:

seg=8'hc0;//显示0

4'h1:

seg=8'hf9;//显示1

4'h2:

seg=8'ha4;//显示2

4'h3:

seg=8'hb0;//显示3

4'h4:

seg=8'h99;//显示4

4'h5:

seg=8'h92;//显示5

4'h6:

seg=8'h82;//显示6

4'h7:

seg=8'hf8;//显示7

4'h8:

seg=8'h80;//显示8

4'h9:

seg=8'h90;//显示9

4'ha:

seg=8'h88;//显示a

4'hb:

seg=8'h83;//显示b

4'hc:

seg=8'hc6;//显示c

4'hd:

seg=8'ha1;//显示d

4'he:

seg=8'h86;//显示e

4'hf:

seg=8'h8e;//显示f

endcase

end

endmodule

2）顶层模块，文件名为traffic-top.v

本模块将traffic.v及traffic-test.v进行封装。

//*********************************************************//**交通灯控制器顶层程序//*********************************************************

moduletraffic_top（clock,rst_n,seg,dig,lampa,lampb）;

inputclock;//系统时钟（48MHz）

inputrst_n;//复位信号,低电平有效

output[2:

0]lampa;//A方向红绿灯

output[2:

0]lampb;//B文向红绿灯

output[7:

0]seg;//数码管段码输出

output[7:

0]dig;//数码管位码输出

//内部线网

wireclken;

wire[7:

0]acount;

wire[7:

0]bcount;

//交通灯控制模块

traffictraffic（

.clock（clock）,

.rst_n（rst_n）,

.clken（clken）,

.lampa（lampa）,

.lampb（lampb）,

.acount（acount）,

.bcount（bcount）

）;

//显示模块

traffic_testtraffic_test（

.clock（clock）,

.clken（clken）,

.rst_n（rst_n）,

.acount（acount）,

.bcount（bcount）,

.seg（seg）,

.dig（dig）

）;

Endmodule

二仿真波形

三

照片等文件

四方框图

五参考资料