交通灯实验报告

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1、EDA与VHDL设计实验报告交通灯控制器院系：信息科学与工程学院班级：信息0504班姓名：唐龙学号：0903050414-15-一、设计任务要求交通灯控制器：用于十字路口的交通灯控制器。实验要求：1．东西方向各有一组红,黄,绿灯用于指挥交通,红,黄,绿的持续时间分别为25s,5s,20s。2．当有紧急情况（如消防车）时，两个方向均为红灯亮，计时停止，当特殊情况结束后，控制器恢复原来状态，正常工作。3．组数码管，以倒计时方式显示两个方向允许通行或禁止通行的时间。二、设计思路及总体结构框图设计思路：1．硬件：由

2、设计任务要求可知，总体输入电路有：(1)在开始计时之前的等待状态，复位键reset接低电位，接通电源后，首先要将它接高电位，表示计时开始。(2)当按一下（on_off）键，表示紧急情况发生，两个方向均为红灯亮，计时停止，当再次按下（on_off）键时，控制器恢复原来状态，正常工作。输出电路：（1）由于东西和南北方向都要显示时间，因此需要4个数码管，这样在设计中就需要四条输出线choose4，用来选通指定一个LED七段显示数码管。（2）显示器的每一位都采用LED七段显示数码管进行显示，每一个LED七段显示数码

3、管都要有七条输出线控制，一共使用4个七段数码管，故输出电路使用四个七位输出信号：showtime1,showtime2,showtime3,showtime4。（3）东西和南北方向都有交通灯亮的情况，故输出电路中要有两个状态控制信号state1,state2分别控制东西和南北的灯，每个方向上有4个灯（增加了左、右转弯显示控制功能），所以state1,state2的类型应该是4位数组型的。东西方向交通灯外部电路图如下：State1State2Showtime1Showtime2Showtime3Showtim

4、e4Choose4clk4/stasreset南北方向交通灯on_off4/7/7/7/7/4/2．软件：（1）在VHDL设计描述中，采用自顶向下的设计思路，该思路，首先要描述顶层的接口，上面的描述已经规定了交通灯控制的输入输出信号：-15-输入信号：复位开关信号reset；紧急情况控制信号on_off；外部时钟信号clk。输出信号：LED七段显示数码管的选通信号choose4(3downto0);LED七段显示数码管的输出信号showtime1(6downto0),showntime2(6downto0)

5、,showtime3(6downto0),showtome4(6downto0);交通灯状态控制信号state1(3downto0),state2(3downto0)。（2）在自顶向下的VHDL设计描述中，通常把整个设计的系统划分为几个模块，然后采用结构描述方式对整个系统进行描述。根据实验设计的结构功能，来确定使用哪些模块以及这些模块之间的关系。由于紧急情况控制信号是采用按键的输入方式，其产生时刻和持续时间的长短是随机不定的，且存在因开关簧片反弹引起的电平抖动现象，因此必须在每个开关后面安排一个消抖和同步化

6、电路模块，以保证系统能捕捉到输入脉冲，故需要有防抖动的模块。由于外部时钟信号clk的频率为1MHz，而实际需要的内部计时时钟频率为1Hz，提供给消抖同步电路的频率为50Hz（满足按键）和提供给产生选通信号电路的时钟频率为200Hz（满足视觉暂留效应）。当正常计时开始后，需要进行定时计数操作，由于东西和南北两个方向上的时间显示器是由两个LED七段显示数码管组成的，因此需要产生两个2位的计时信息：2个十位信号，2个个位信号，这个定时计数操作可以由一个定时计数器来完成，又因为交通灯的状态变化是在计时为0的情况下才

7、能进行的，因此需要一个计时电路来产生使能信号，因此定时计数的功能就是用来产生2个2位计时信息和使能信号。另外还需要将时间显示出来，为了节省资源，我采用了循环点亮LED七段显示数码管的方法来显示计时输出。通过信号choose4(3downto0)来对4个LED七段显示数码管进行选择。由于不能使用7448自动译码集成电路，故在LED七段显示数码管显示时间时，要把计时结果转换为七段码输出到相应的LED七段显示数码管上，因此还需要一个转换电路。交通灯状态控制也需要一个电路，当有使能信号及无紧急情况下，交通灯状态不发

8、生变化，有紧急情况时，两个方向上均为红灯亮，紧急情况消除后，回到原来状态，无使能信号时，交通灯状态不变。通过上面的分析，不难得知可以把交通灯控制系统划分为6个模块：键输入模块，时钟分频模块，计时模块，选通模块，显示模块，控制模块。各个模块之间的连接关系如下：计时模块转换模块键输入模块resetshowtimeon_offreset0on_off0clk1选通模块时钟分频模块选通模块timel,timesclk2c