用VHDL设计交通灯.doc

数字电路课程设计报告 院系： 电气信息工程学院 班级： 08测控2班 学号： 姓名： 董 亮 合作： 虞 波 指导教师： 翟 丽 芳 2010年12月10日 目 录 引言······················································2 一 设计任务和设计要求·········································2 二 电路工作原理及方案设计································3 三 软件设计与调试········································4 1. 分频模块的设计及仿真图·································4 2. 控制器设计及仿真图····································6 3. 计数器的设计及仿真图···································7 4. 分位模块的设计·······································9 5．数码管驱动设计·······································10 6． 顶层文件设置·········································14 四 硬件焊接与组装调试···································15 五 心得体会·············································16 六 参考文献·············································16 交通灯控制电路设计 引言： 随着社会的发展以及人类生活水平的提高,基于CPLD的EDA技术的发展和应用领域的扩大与深入，EDA技术在电子信息、通信、自动控制用计算机等领域的重要性日益突出。 如今，交通的问题日益突出，单单依靠人力来指挥交通已经不可行了,所以，设计交通灯来完成这个需求就显的越加迫切了。为了确保十字路口的行人和车辆顺利、畅通地通过,往往采用电子控制的交通信号来进行指挥。以下就是运用数字电子设计出的交通灯。 本程序设计的是交通灯的设计。采用EDA作为开发工具，VHDL语言为硬件描述语言，quartusII作为程序运行平台，所开发的程序通过调试运行、波形仿真验证，实现设计目标。 一．设计任务与设计要求 1． 设计任务 设计一个基于FPGA的十字路口交通控制器，假设南北方向和东西方向，两个方向分别设置红灯、绿灯、黄灯三盏灯，设置一组倒计时显示器，用以指挥车辆和行人有序的通行。红灯亮表示直行车辆禁行；绿灯亮表示直行车辆可以通行；黄灯亮表示直行车辆即将禁行；倒计时显示器用来显示允许通行或禁止通行的时间 。尽量采用层次化设计。 2． 设计要求 在十字路口南北和东西两个方向各设一组红灯、黄灯、绿灯。设一组倒计时显示器。 自动控制： 设置一组数码管，以倒计时的方式显示允许通行或禁止通行的时间，南北方向为主干道，红灯、黄灯和绿灯显示时间分别是55、5s、50s。东西方向为次干道，红灯、黄灯绿灯显示时间分别为35s、5s、30s。 特殊功能: 紧急状态时，手动拨动紧急开关，主干道以及次干道都显示红灯，禁止通行，并由蜂鸣其报警。 黄灯显示信号为脉冲信号，使得黄灯为“一闪一闪”的显示状态。 二．电路工作原理及方案设计 图1总体设计框图 在VHDL设计描述中，采用自顶向下的设计思路，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：输入信号：外部时钟信号clk。LED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。通过上面的分析，不难得知可以把交通灯控制系统划分为4个模块：时钟分频模块，计数模块，控制模块，分位译码模块。 分频电路：输入较高频率脉冲用分频电路的到较第频率的时钟信号，本电路通过二次分平分别得到1Hz的时钟信号。 控制器电路：根据计数器的计数值控制发光二极管的亮、灭，以及输出倒计时数值给七段译码管的分位译码电路。当检测到手动控制信号（hold=’1’）时，执行特殊控制； 计数器电路：下一个时钟沿回复到0，开始下一轮计数。当检测到特殊情况（HOLD