交通灯控制电路设计Word格式.docx
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交通灯控制电路设计Word格式.docx
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5、能够运用VHDL编程语言编写实验程序,进一步对所学的EDA知识进行掌握与实际应用。
二、设计要求:
1、在所选择器件内完成交通灯控制器的设计,要求设计完成后芯片具有交通等控制器的全部功能、包括显示和操作接口。
2、交通灯控制器要求控制十字路口的交通灯,每次通行时间可设定20---60秒之间,必须有前行,禁止,人行灯。
(根据实际设计进度考虑可以增加左右转向灯,等待和通行时间显示等功能)。
3、进一步熟练QuartusⅡ软件的使用方法,熟悉可编程逻辑器件的使用,并且锻炼自己获取信息的能力,以及能够独立自主的思考与解决问题的能力。
通过制作本项目来了解交通灯的控制。
在现代化的大城市中,十字交叉路口越来越多,在每个交叉路口都需要实用红绿灯进行交通指挥和管理,红、黄、绿灯的转换要有一个准确的时间间隔和转换顺序,这就需要有一个安全、自动的系统对红、黄、绿灯的转换进行管理,本系统就是基于此目的而开发的。
三、实验思路:
通过分析可知,交通灯控制器控制十字路口两道路的交通灯,每次通行时间可设定20---60秒之间,每个路口要求有前行、禁止、人行灯。
所以,本设计中,运用VHDL语言合理设计系统功能,使黄绿灯的转换有一个准确的时间间隔和转换顺序。
具体思路如下:
四、电路功能的实现:
1、时钟脉冲可以直接赋值得到。
2、rst为复位信号,该信号为高电平时,各信号灯正常工作,该信号为低电平时,只有红灯亮。
3、设计中,我们将绿灯的亮灯时间设置为40s,红灯的亮灯时间设置为39s,黄灯的亮灯时间设置为10s,并且使黄灯保持周期为2s的闪烁状态。
五、实验原理框图:
六、VHDL代码:
libraryieee;
useieee.std_logic_1164.all;
useieee.std_logic_unsigned.all;
entitycrosslightis
generic(green:
integer:
=40;
yellow:
=10;
red:
=39);
port(clk:
instd_logic;
rst:
greenlgt:
outstd_logic;
yellowlgt:
redlgt:
outstd_logic);
endcrosslight;
architectureoneofcrosslightis
typestatesis(st0,st1,st2);
signalstate:
states;
signalcnt:
integer;
signalcnt_end:
std_logic;
begin
process(rst,clk)
if(rst='
0'
)then
state<
=st2;
cnt<
=1;
elsif(rising_edge(clk))then
if(cnt_end='
1'
=cnt+1;
elsecnt<
endif;
casestateis
whenst0=>
if(cnt=green)then
=st1;
elsestate<
=st0;
whenst1=>
if(cnt=yellow)then
whenst2=>
if(cnt=red)then
endcase;
endprocess;
process(state)
greenlgt<
='
;
yellowlgt<
redlgt<
cnt_end<
if(cntrem2=1)then
else
endone;
七、用QuartusⅡ实现编程与仿真:
1、QuartusⅡ软件操作界面:
2、在F盘建立名称为crosslight的文件夹,并将在QuartusⅡ中建立的工程文件保存在此文件夹中:
3、在QuartusⅡ中,选用cyclone240C8芯片:
4、在上述文件夹下建立一个VHDL文件,将之前的程序代码写入该文件中:
5、编写完代码后,进行编译,图为编译无误状态:
6、在crosslight文件夹中,在新建一个waveform文件,将输入输出端口导入,并且赋值,只需设定rst以及clk的初值即可:
7、将仿真设置为功能仿真:
8、图为仿真之后的波形|
clk表示外部时钟输入信号;
greenlgt表示绿灯的亮灭动作
redlgt表示红灯的亮灭动作
yellowlgt表示黄灯的亮灭动作;
rst为复位信号,其为高电平时各灯正常工作,低电平时,只有红灯亮。
通过仿真波形,可以清楚的看出各时间段每个交通灯的状态。
9、接下来,进行各管脚的分配:
10、分配完管脚后,进行编译,无误后,准备将程序下载到试验箱的C8芯片中,下图为下载界面:
11、之后实用试验箱进行功能验证,下图为接线图:
八、问题分析:
在试验进行中,仿真波形出错,不能很好的反应出各灯的状态,经分析,要得到正确的仿真波形图就必须设定合适的时钟信号clk值。
如果clk值设置的太小,则交通灯状态变化的太快而无法分辨,如果clk设置的太大,则交通灯状态转换缓慢,效果不明显。
其次,要设定rst的初值,如果没有设定初值,就不可能触发个交通灯工作而得到仿真图。
最后,就是要设置rst低电平信号来检测紧急情况下的交通灯的状态。
九、心得体会:
通过此次EDA程序设计,我对EDA方面的知识和设计思想有了进一步的了解和认识;
在软件程序的设计中,程序的调试方面都学到了很多东西,这是我第一次编写EDA的大程序,为此,查阅了很多的资料,对VHDL语言有了一个比较初步的掌握,做完该设计后,感觉有很大的收获。
在这几天里,我深刻的体会到了合作的重要性,通过同学之间的交流,以及与老师的沟通,克服了实验中的种种问题。
从这次的设计中,我真正意识到,理论联系实际的重要性,学习EDA更是如此,只有不断的努力与实践才能提高。
实验过后,我感觉有了很大的进步,收获颇大。
十、参考文献:
[1]汪烈军,黄志华.电子设计自动化(EDA)实验指导书.新疆大学信息科学与工程学院,2008
[2]王彦,陈文光,朱卫华.全国大学生电子设计竞赛训练教程.北京:
电子工业出版社,2007
[3]黄润景,图雅,张丽敏.基于QuartusII的FPGA/CPLD数字系统设计实例.北京:
[4]江国强.EDA技术与应用(第2版).北京:
电子工业出版社2008
[5]刘绍汉,林灶生,刘新民.VHDL芯片设计.北京:
清华大学出版社,2004
[6]刘爱荣,王振成,EDA技术与FPGA/CPLD开发应用简明教程,北京:
清华大学出版社,2007
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