fpga课程设计---基于vhdl的交通灯控制器设计

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1、CPLD/FPGA开发技术大作业题目：基于VHDL的交通灯控制器设计院系：信息与电气工程学院班级：08级电子信息工程学号：1288401912884021学生姓名：××××××指导教师：成绩：2011年7月基于VHDL的交通灯控制器设计一、系统功能与要求1系统功能：实现十字路口的交通灯显示。2系统要求：(1)用两组红、黄、绿三色灯作为两个方向的红、黄、绿灯；(2)用两组数码管作为东西和南北方向的倒计时显示，显示时间为红灯45秒、绿灯50秒、黄灯5秒；(3)按照实际红绿灯规则，使红、黄、绿灯与其显示时间。二、设计思路及实现方法1基本思路要完成本实验，首先必须了解交通路

2、灯的亮灭规律。本实验需要用到实验箱上交通灯模块中的发光二极管，即红、黄、绿各三个。依人们的交通常规，“红灯停，绿灯行，黄灯提醒”。其交通灯的亮灭规律为：初始态是两个路口的红灯全亮，之后东西路口的绿灯亮，南北路口的红灯亮，东西方向通车，延时一段时间后，东西路口绿灯灭，黄灯开始闪烁。闪烁若干次后，东西路口红灯亮，而同时南北路口的绿灯亮，南北方向开始通车，延时一段时间后，南北路口的绿灯灭，黄灯开始闪烁。闪烁若干次后，再切换到东西路口方向，重复上述过程。2实现方法（1）交通灯控制器用一个有限自动机来实现上述功能，它定义了5种状态，见下表：南北灯东西灯状态0绿红状态1黄红状态

3、2红绿状态3红黄状态4红红其中状态4为初始状态，其状态转换图如下：值状态00001001010211031114在结构体中包含一个进程，此进程带一个显示敏感信号表，其敏感信号包括TimeL，Times和Cars。所谓敏感信号表，如以下语句：Process（cars,timeoutL，timeoutS）带显示敏感信号表的进程，当敏感信号表中的任何一个信号上发生事件时，此进程将被激活。进程说明部分定义的几个变量的意义如下：newstate:下一个状态值。current_state：当前状态值。newHL：南北方向灯的状态，三位位长的二进制位串，每一位分别表示绿、黄红灯的

4、亮灭状态。如“100”表示路灯为红灯，“010”表示路灯为黄灯“001”表示路灯为绿灯newFL：东西方向灯的状态，三位位长的二进制位串，每一位分别表示绿、黄红灯的亮灭状态。newST：用于启动外部计时器的输出位。在进程中使用一条case语句完成状态的转换关系。Casecurrent_stateisWhen"000"=>newHL：=“100”newFL：=“001”；if(Cars="1")and(timeoutL="1")thennewstate：="100"；newST：="1"；newHL：="010"；newFL：="001"；elsenewstate：=

5、"000"；newST：="0"；endif；When"100"=>newHL：=“010”newFL：=“001”；if(timeoutS="1")thennewstate：="010"；newST：="1"；newHL：="001"；newFL：="100"；elsenewstate：="100"；newST：="0"；endif；When"010"=>newHL：=“001”newFL：=“100”；if(Cars="1")or(timeoutL="1")thennewstate：="100"；newST：="1"；newHL：="001"；newFL：="0

6、10"；elsenewstate：="010"；newST：="0"；endif；When"110"=>newHL：=“001”newFL：=“010”；if(timeoutS="1")thennewstate：="000"；newST：="1"；newHL：="100"；newFL：="001"；elsenewstate：="110"；newST：="0"；endif；When"111"=>newstate：="000"；newHL：="100"；newFL：="001"；newST：="0"；Whenothers=>endcase；在case语句的不同分支中又使

7、用if语句完成状态的判断和转换。需要注意的是信号在赋值之后，其值并不立即有效（这是由于delta延迟的存在所造成的），只有变量的值在赋值之后会立即有效。因此在本例中用于表示状态的current_stat被定义为变量。3、模拟结果分析模拟结果部分波形如图所示：初始时，东西路为红灯，其值为001，南北路上为绿灯，其值为100.当东西路上来车时，则南北路上的灯开始转为黄色，但此时东西路上的灯仍为红灯，同时有限状态机的状态开始发生变化。经过一段时间后，南北路转为红灯，同时东西路转为绿灯，同时有限状态机的状态变为010，再经过一段较短的时间后，不管东西路上是否有车，灯转为