eda课程设计：交通灯的设计与实现

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1、《EDA技术》课程设计报告交通灯的设计与实现学生姓名专业班级：指导教师：起止日期：重庆邮电大学通信与信息工程学院二Ο一二年月日15摘要本次课程设计在Altera公司研发的AlteraQuartusII9.0编程环境中运用VHDL语言并结合相关实验箱最终实现了对十字路口交通灯控制功能电路的设计。最终试验的功能为南北方向红绿灯显示顺序为红灯、绿灯、黄灯，东西方向对应显示为绿灯、红灯、黄灯。其中红灯时等待时间为25s，绿灯等待时间为20s，黄灯等待时间为5s。设计过程中通过分频模块、分为处理模块、状态转移模块、倒计时显示模块最终达到了软硬件两方面实现交通灯状态转换时间达到两

2、位数这一扩展功能的目的。由于此次设计最高等待时间为25秒，设计中采用了十位个位分开处理的方式。为使数码管多位显示时，能达到视觉暂留的效果，敏感信号要求高频，故此次实验要求的外部输入时钟为1KHz。而后经分频模块一千分频后的时钟信号（周期为1s）作为倒计时模块的敏感信号，以保证一秒倒计时功能的实现。在状态转移模块中，本设计采用了对两个红绿灯单独处理的方式，使得程序的设计更加简单易懂为保证硬件实现的可靠性，本次设计在进行硬件之前进行了软件仿真，并对仿真解雇进行了分析，从而保证了硬件检验时的安全性，降低了试验箱受损的概率。关键词：交通灯分频两位显示15目录摘要.1一、课程设

3、计任务及要求3二、系统硬件设计42.1交通灯的设计原理42.2交通灯的设计方案5三、系统软件仿真83.1系统实时图83.2时序仿真图83.3引脚分配图9四、硬件的调试94.1电路的调试及下载94.2调试结果及结论分析9五、课程设计心得体会105.1个人体会95.2问题总结11六、总程序附录11七、参考文献1515一、课程设计任务及要求1、模拟十字路口交通信号灯的工作过程，利用实验板上的两组红、黄、绿LED灯作为交通信号灯，南北和东西方向各有一组红、黄、绿灯，各自持续的时间分别为：25s,5s,20s；2、当南北方向的绿灯亮时，东西方向的红灯亮；当东西方向的绿灯亮时，南

4、北方向的红灯亮；南北方向的黄灯亮时，东西方向的红灯亮；东西方向的黄灯亮时，南北方向的红灯亮；交通灯十字交叉路口如下所示：北南西东图13、要求将实验箱上的8个LED灯中的6个表示南北方向和东西方向的红黄绿交通灯。同时在7段数码管上以倒计时方式显示两个方向允许通行或禁止通行的等待时间，计数器由初始状态开始计数，对应状态的指示灯亮。4、用VHDL语言进行程序设计，在EDA实验箱上完成十字路口交通灯的设计与实现，实现正常的交通红绿灯转换和显示倒计时总体功能。15二、系统硬件设计2.1交通灯的设计原理根据课程设计的任务及要求，交通灯控制器的状态转换列成下表1：表1工作状态南北方

5、向东西方向S0(20s)绿灯亮红灯亮S1(5s)黄灯亮红灯亮S2(25s)红灯亮绿灯亮2.2交通灯的设计方案交通灯的控制电路控制东西和南北两个方向的信号灯，每个方向的信号灯包括红黄绿3盏灯。该系统还包括通行和等待时间显示。交通灯一个循环周期包括50个状态，对于每个方向红灯占25个状态，绿灯占20个状态，黄灯占5个状态。由于此次设计将两个方向的交通灯分开处理，所以实际需设计的状态仅有三种，从而大大降低了程序的设计难度。两个交通灯的状态可以用真值表进行描述。如下表：状态红黄绿红黄绿i=0;j=0001100i=1;j=1010001i=2;j=2100010设计方案中交通

6、灯的实现由四个部分组成：分频模块、分位处理模块、状态转移模块、倒计时显示模块,各个模块先用EDA技术中的VHDL语言编程仿真。1、分频模块：由于程序中进行位选扫描时需要很高的时钟频率而进行倒计时时要求的时钟频率为1Hz，所以在此次设计中加入了分频部分。其主要功能是将有外部输入的1KHz的时钟信号进行一千分频，而后用得到的1Hz的心时钟控制倒计时模块。15开始Clk_1k上升Count_1k+1Wei4+1Count=499Wei4=3NYNNYCount_1=0YWei4=0结束分频部分程序流程图如下：图21、分位处理模块为与交通灯实际情况相结合，此次设计突破了倒计时

7、数字单位显示的局限，利用位选快速循环显示的方式达到了视觉暂留的静态显示效果。由于所需显示数字最高数值为25，所以采用十位个位分开显示时十位的数字只有0、1、2三种情况，故将十位又做了特殊处理，再次降低了程序的复杂度。显示部分设计流程图如下：15开始时间判断0~910~1920~25Others十位=0十位=1十位=2十位=0对10取余数个位数显示结束图31、状态转移模块由于此次设计将两个红绿灯分开处理，所以对于单一的红绿灯来说，显示的状态只有红灯、绿灯、黄灯，三种情况，且顺序进行。在程序中通过使用同一时钟信号，使得两部分红绿灯在设定的对应状态下各自循