VHDL交通灯控制器_实验报告.doc

一、设计要求-------------------------------------------------------------------------------- 二、设计目的-------------------------------------------------------------------------------- 三、设计方案-------------------------------------------------------------------------------- 四、设计程序--------------------------------------------------------------------------------- 五、管脚分配--------------------------------------------------------------------------------- 六、硬件下载实现现象描述------------------------------------------ 七、体会、对设计工作的总结与展------------------------------------------- 一、设计要求： ① 在十字路口的两个方向上各设一组红、绿、黄灯，显示顺序为其中一方向（东西方向）是绿灯、黄灯、红灯；另一方向（南北方向）是红灯、绿灯、黄灯。 ② 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，其中绿灯、黄灯、红灯的持续时间分别是20s、5s和25s。 ③ 当各条路上任意一条上出现特殊情况时，如当消防车、救护车或其他需要优先放行的车辆通过时，各方向上均是红灯亮，倒计时停止，且显示数字在闪烁。当特殊运行状态结束后，控制器恢复原来状态，继续正常运行。 二、设计方案： 计数器的计数值与交通灯亮灭的关系如图1所示。 图1 计数值与交通灯亮灭的关系 显然，本课题的核心是一个计数范围为0～49（共50 s ）的计数器和一个根据计数值做出规定反应的控制器。另外，所用实验箱配备的晶振为20MH z，因此还需要一个分频电路。最后，要驱动七段数码管，显然还需要一个译码电路。 根据上面的分析，可以画出如图2所示的系统框图。 图2 交通灯控制器系统框图 2、计数器的设计 这里需要的计数器的计数范围为0～49。计到49后，下一个时钟沿回复到0，开始下一轮计数。此外，当检测到特殊情况（Hold=’1’）发生时，计数器暂停计数，而系统复位信号Reset则使计数器异步清0。 3、控制器的设计 控制器的作用是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数译管的分位译码电路。此外，当检测倒特殊情况（Hold=’1’）发生时，无条件点亮红色的发光二级管。 由于控制器要对计数值进行判断，很容易想到用IF语句来实现。本控制器可以有两种设计方法，一种是利用时钟沿的下降沿读取前级计数器的计数值，然后做出反应；另一种则是将本模块设计成纯组合逻辑电路，不需要时钟驱动。这两种方法各有所长，必须根据所用器件的特性进行选择：比如有些FPGA有丰富的寄存器资源，而且可用于组合逻辑的资源则相对较少，那么使用第1种方法会比较节省资源；而有些CPLD的组合逻辑资源则相对较多，用第2种方法可能会更好。大家可尝试两种方法，比较一下哪种方法所用资源较少，然后在最后的方案中采用这个方法。 4、分位译码电路的设计 因为控制器输出的倒计时数值可能是1位或者2位十进制数，所以在七段数码管的译码电路前要加上分位电路（即将其分为2个1位十进制数，如25分为2和5，7分为0和7）。 与控制器一样，分位电路同样可以由时钟驱动，也可以设计成纯组合逻辑电路。控制器中，引入了寄存器。 三、 程序语言： -----------交通灯带有点阵显示--------------------- LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; ENTITY jtd IS PORT( duan : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); -- 数码管显示bcd码from 100 to 91 hang,lie:out std_logic_vector(7 downto 0); -----点阵行输出和列输出 led,light_