基于FPGA的交通灯控制器设计报告.doc

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1、********大学*******学年第二学期电子技术基础课程设计——交通灯控制器院系:***学号:***姓名:***专业:***指导老师:***目录目录II第1章绪论-1-1.1课程设计背景-1-1.2课程设计题目-1-1.3课题功能补充-2-第2章系统设计-3-2.1系统设计思路-3-2.2系统框架设计-3-2.3输入输出设计-4-2.4模块设计过程-5-2.4.1分频模块-5-2.4.2时间设置模块-5-2.4.3状态转换模块-6-2.4.4时间显示模块-6-2.4.5LED信号灯显示模块-7-2.4.6

2、LCD同步显示模块-7-2.4.7数码管显示模块-7-2.5模块描述-8-2.5.1分频模块-8-2.5.2时间设置模块-8-2.5.3状态转换模块-9-2.5.4时间显示模块-9-2.5.5LED信号灯显示模块-9-2.5.6LCD同步显示模块-10-2.6.7数码管显示模块-10-2.6整体电路图-11-第3章系统仿真-12-3.1运行功能-12-3.2设置功能-12-3.3暂停/复位功能-13-3.4LCD屏显示功能-14-第4章实验总结-15-4.1心得体会-15-4.2待改进的问题-16-4.3结束语

3、-16-第1章绪论1.1课程设计背景经过两个学期的电子线路设计测试实验，我们从基础的模电、数电典型电路的设计和实现做起，从PSpice和MAXⅡ的设计与仿真，到面包板搭建电路的实践与测试，在不断的学习和积累中，了解了电子技术设计的基本过程和基础知识。在本学期，我们迎来了电子技术课程设计，这是一次将理论付诸实践的宝贵机会，是提升我们运用电子技术设计手段实现实际问题的能力的良好机遇。在选题阶段，我踌躇满志的和另一个同学选择了SD卡音乐播放器这个选做题，但是由于没有足够地去深入了解相关的技术问题，致使在开题时没有通过

4、曾老师的验收，只能十分遗憾的选择了基础题，改做交通灯控制器了。虽然有些遗憾，因为当初觉得自己有能力完成那样一个选做题，但是这也给了我一个深刻的教训，在机遇和挑战面前，再有信心也要做好充足的准备来证明你的实力。另一方面给我的启示就是，尽管一个相同的题目前人做了很多工作，给我们提供了一个很好的平台，但是如果我们只是去读懂和使用它们，仅限在这样一个层次是远远不够了，要学会从前人的研究成果中寻找新的突破点，利用自己已掌握的知识或者所具备的能力，在原有的基础上实现更加丰富的功能，这才应该是我们做课程设计的最终目的。仅仅看

5、懂别人的设计思路和代码并不是能力的体现，而真正锻炼我们能力的是在充分掌握前人设计手段的基础上，融会贯通地使原有的设计更加结合实际，更加完善。尽管没能做成选做题，但我对于这个交通灯控制器的设计还是兴趣十足。毕竟我们是控制系的学生，在不久前也学习过利用PLC控制器实现智能交通灯的方法，感觉这个题目上手应该比较快。加上前两个学期的积累，譬如数字钟的设计，就已经用到了分频、计数等等功能的设计模块，将它们移植过来加以改善，应该能够实现题目要求的基本功能了。之后我查阅了一些相关设计论文，发现大多数基于FPGA利用Veril

6、og进行设计的交通灯控制器的原理都是状态转换，于是该题目设计的主题思想——基于状态转换，就这样确定了。1.2课程设计题目设计一个十字路口交通信号灯的控制电路。要求红、绿灯按照一定的要求亮和灭，并在亮灯期间进行倒计时，且将运行时间用数码管显示出来。要求主干道每次通行时间为TX秒，支干道每次通行时间为TY秒。每次变换运行车道前绿灯闪烁，持续时间为5秒。即车道要由X转换为Y时，X在通行时间只剩下5秒钟时，绿灯闪烁显示，Y仍为红灯。可以对X、Y方向上的交通灯运行时间进行重新设置。1.3课题功能补充在原有题目功能要求的基

7、础上，我对交通灯控制器的功能在设计方面进行了补充，主要体现在：（1）增加主、次干道左转红绿信号灯；（2）增加主、次干道左转运行时间倒计时，并用数码管显示；（3）增加LCD同步显示当前运行状态功能，即用LCD显示信号灯状态；（4）增加主、次干道左转运行时间重新设置功能。功能增加了，可以说任务量也增加了不少。就最为关键的时间设置和显示方面，由于增加了两个左转方向的运行时间，虽然只是增加了两个状态，但是同时显示四个方向的等待和通行的倒计时，确实在开始设计时，我有些茫然，觉得无从下手。我花了很长时间在网上查阅实际中的交

8、通灯到底是如何计时和运行的，也到学校周围的路口实地调查过几种十字路口交通灯的设置，慢慢的从实际设置需求中理清头绪，具体的设计思路将在后面的部分详细说明。第2章系统设计2.1系统设计思路前面讲到，基于状态机的方法可以轻松实现交通灯的控制，而状态转换利用Verilog中的case和循环语句很容易实现。我将四种状态的转换顺序设置为：主直→主左→次直→次左→主直→……（依次循环），每个状态在设