交通灯VHDL课程设计报告

1《电子设计自动化（EDA）技术》课程实训报告题目:交通信号控制器VHDL设计姓名：**院系：应用技术学院专业：电子信息工程（仪器仪表）学号：************指导教师：徐正坤完成时间:2010年6月29日2设计题目交通信号控制器VHDL设计设计要求1、设计一个南北方向为主干道，东西方向为支干道的；2、选择一个标准时钟发生电路，为电路提供一个标准1HZ信号；3、（1）交通灯从绿变红时，有5秒黄灯亮的间隔时间；（2）交通灯红变绿是直接进行的，没有间隔时间；（3）主干道上的绿灯时间为50秒，支干道的绿灯时间为30秒；设计过程(包括：设计方案、上机设计与仿真结果、硬件实验方案及实验结果、收获和体会)1、选择我们所要制作的课程设计题目；2、用QuartusⅡ9.0写出交通信号控制器的VHDL源程序代码；3、将程序代码编译完成后对其波形进行仿真；4、设置引脚后将程序下载到EP1K10TC100-3主芯片之中；5、进行硬件测试，检查是否还有错误，并对错误进行研究问题出在哪里，并解决问题，直到该设计的完成。成绩评定指导教师评语课程设计等级3目录1课程设计题目、内容与要求…………………………………4页1.1设计题目…………………………………………………4页1.2设计内容…………………………………………………4页1.3具体要求…………………………………………………4页2系统设计………………………………………………………5页2.1设计思路…………………………………………………5页2.2系统原理…………………………………………………5页3系统实现………………………………………………………5页3.1VHDL源程序的具体程序和说明………………………5页3.2交通信号控制器程序中使用到得信号及其对应的管脚…7页4系统仿真………………………………………………………7页5硬件验证（操作）说明………………………………………7页6总结…………………………………………………………8页7参考书目……………………………………………………8页4交通灯控制器周晓重庆三峡学院应用技术学院电子信息工程（仪器仪表）2008级重庆万州404000摘要基于VHDL的交通灯控制器设计，芯片采用ALTERA公司的ACEX1K系列的EP1K10TC100-3，使用硬件描述语言VHDL进行描述，对交通灯进行模块化，在VHDL编程环境QuartusII下编译通过。此报告对该设计的思想原理，详细程序和引脚配置以及波形仿真进行了详细的阐述。关键词：VHDL模块化交通灯设计1课程设计题目、内容与要求1.1设计题目交通信号控制器VHDL设计1.2设计内容交通信号控制器的VHDL源程序；交通信号控制器的仿真波形；交通信号控制器的硬件测试结果。1.3具体要求设计一个交通信号控制器。交通信号控制器原理框图如下图所示。模拟场景图：52系统设计2.1设计思路选择课程设计题目→查资料写出交通信号控制器的VHDL源程序代码→对程序进行全程编译→时序仿真→引脚设置和下载→硬件测试2.2系统原理用VHDL编写程序实现交通信号控制器以下功能：（1）交通灯从绿变红时，有5秒黄灯亮的间隔时间；（2）交通灯红变绿是直接进行的，没有间隔时间；（3）主干道上的绿灯时间为50秒，支干道的绿灯时间为30秒用VHDL编写程序实现交通信号控制器的端口控制信号。其中，clk为标准的1HZ的时钟信号；R为复位信号；SPC为紧急情况信号，负责紧急情况的处理，当紧急情况发生时，南北主干道和东西支干道均显示红灯。该程序定义了4个状态S0,S1,S2,S3。当状态为S0时，南北方向亮绿灯，东西方向亮红灯,50s；当为状态为S1时，南北方向亮黄灯，东西方向亮红，5s；当状态为S2时，南北方向亮红灯，东西方向绿灯，30s；当状态为S3时，南北方向亮红灯，东西方向黄灯，5s；程序还设计了一个紧急信号情况，当遭遇紧急情况时，主干道和支干道都亮红灯。3系统实现3.1交通灯控制器VHDL源程序的具体程序和说明LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;6USEIEEE.STD_LOGIC_ARITH;ENTITYTRAFFIC2ISPORT(CLK,R,SPC:INSTD_LOGIC;--时钟、复位、特殊情况LIGHT:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(5DOWNTO0);--light:G1,R1,Y1,G2,R2,Y2;Q1,Q2:OUTINTEGERRANGE0TO55);ENDTRAFFIC2;ARCHITECTUREbehavOFTRAFFIC2ISTYPESTATESIS(S0,S1,S2,S3);--定义枚举SIGNALSTATE:STATES;SIGNALT1,T2:INTEGERRANGE0TO55;BEGINP1:PROCESS(CLK,STATE)BEGINIFR='1'THENSTATE=S0;T1=50;T2=55;--复位ELSIFSPC='1'THENLIGHT=010010;--特殊情况亮红灯ELSIFCLK'EVENTANDCLK='1'THENCASESTATEIS--states为s0时，南北方向亮绿灯，东西方向亮红灯,50sWHENS0=LIGHT=100010;T1=T1-1;T2=T2-1;Q1=T1;Q2=T2;IFT1=0THENSTATE=S1;T1=5;T2=5;ENDIF;--states为s1时，南北方向亮黄灯，东西方向亮红，5sWHENS1=LIGHT=001010;T1=T1-1;T2=T2-1;Q1=T1;Q2=T2;IFT1=0THENSTATE=S2;T1=35;T2=30;ENDIF;--states为s2时，南北方向亮红灯，东西方向绿灯，30sWHENS2=LIGHT=010100;T1=T1-1;T2=T2-1;Q1=T1;Q2=T2;IFT2=0THENSTATE=S3;T1=5;T2=5;ENDIF;--states为s3时，南北方向亮红灯，东西方向黄灯，5sWHENS3=LIGHT=010001;T1=T1-1;T2=T2-1;7Q1=T1;Q2=T2;IFT1=0THENSTATE=S0;T1=50;T2=55;ENDIF;WHENOTHERS=STATE=S0;T1=50;T2=55;--主干道ENDCASE;ENDIF;ENDPROCESS;ENDbehav;3.2交通灯控制器程序中使用到得信号及其对应的管脚4系统仿真85硬件验证（操作）说明根据之前写定的引脚来进行连线，其中clk连接1Hz的脉冲，R连可控制电平的高低电平信号，实现复位功能。SPC接高低电平信号，实现紧急情况功能。G1接南北道的绿灯,R1接南北道的红灯,Y1街南北道的黄灯。G2接东西道的绿灯,R2接东西道的红灯,Y2街东西道的黄灯。经过对源程序的不断检查和对EP1K10TC100-3主芯片的各个引脚是否能够提供正常工作进行检测，最终将结果调试成功。6总结通过这次实训，我们在程序的功能，源程序修改以及最后的硬件调试波形仿真中取得了更深一步的成就，通过理论结合实际进行不断地修改、讨论。填补了我们在这一方面的不足，当最后结果出来的时候，我们心比蜜甜，通过这次实训，我们在实践中学会了很多在平时的实验中无法学到得东西。将使我们在以后的工作中受益匪浅。7参考书目1、PLD与数字系统设计李辉编著西安电子科技大学出版社，20052、《数字电子技术基础》（第四版），阎石主编，高教出版社3、候伯亨、顾新《VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计》【M】西安电子科技大学出版社，2001-4。4、EDA工程实践技术付家才主编第二版北京：化学工业出版社.20075、宋万杰等.CPLD技术及其应用.西安电子科技大学出版社，2000.6、《CPLD/FPGA的开发与应用》徐志军等编著，电子工业出版社，2002-77、《VHDL实用教程》（修订版）潘松王国栋电子科技大学出版社2001.79