EDA(交通灯).doc

南昌大学实验报告
学生姓名: 邱永洪学号: 6100210026 专业班级:中兴101班
实验类型:□验证□综合√设计□创新实验日期: 实验成绩:
实验五交通灯控制器设计

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II集成开发软件的使用;
3、了解交通灯的燃灭规律。
4、了解交通灯控制器的工作原理。
5、 熟悉 VHDL 语言编程,了解实际设计中的优化方案。
二、实验原理
交通灯的显示有很多方式,如十字路口、丁字路口等,而对于同一个路口又有很多不同的显示要求,比如十字路口,车辆如果只要东西和南北方向通行就很简单,而如果车子可以左右转弯的通行就比较复杂,本实验仅针对最简单的南北和东西直行的情况。
要完成本实验,首先必须了解交通路灯的燃灭规律。本实验需要用到实验箱上交通灯模块中的发光二极管,即红、黄、绿各三个。依人们的交通常规,“红灯停,绿灯行,黄灯提醒”。其交通灯的燃灭规律为:初始态是两个路口的红灯全亮之后,东西路口的绿灯亮,南北路口的红灯亮,东西方向通车,延时一段时间后,东西路口绿灯灭,黄灯开始闪烁。闪烁若干次后,东西路口红灯亮,而同时南北路口的绿灯亮,南北方向开始通车,延时一段时间后,南北路口的绿灯灭,黄灯开始闪烁。闪烁若干次后,再切换到东西路口方向,重复上述过程。
在实验中使用 8 个七段码管中的任意两个数码管显示时间。东西路和南北路的通车时间均设定为 20s。数码管的时间总是显示为 19、18、17……2、1、0、19、18……。在显示时间小于 3 秒的时候,通车方向的黄灯闪烁。
三、实验内容及要求
1、一条主干道,一条乡间公路。组成十字路口,要求优先保证主干道通行。有MR(主红)、MY(主黄)、MG(主绿)、CR(乡红)、CY(乡黄)、CG(乡绿)六盏交通灯需要控制;交通灯由绿→红有4秒黄灯亮的间隔时间,由红→绿没有间隔时间;系统有MRCY、MRCG、MYCR、MGCR四个状态;
2、乡间公路右侧各埋有一个传感器,当有车辆通过乡间公路时,发出请求信号S=1,其余时间S=0;
3、平时系统停留在MGCR(主干道通行)状态,一旦S信号有效,经MYCR(黄灯状态)转入MRCG(乡间公路通行)状态,但要保证MGCR的状态不得短于一分钟;一旦S信号无效,系统脱离MRCG状态。随即经MRCY(黄灯状态)进入MGCR状态,即使S信号一直有效,MRCG状态也不得长于20秒钟。
四、设计思想
1、程序部共分为五大模块
1、四秒倒计时
2、二十秒倒计时
3、六十秒倒计时
4、状态机设计
5、数码管选择并分配
其中有一个问题,计时时钟和数码管选择不能使用一个时钟,因为数码管选择需要很高频率的时钟,而计时时钟需要1HZ时钟,因此在结构体中还有一个进程,用于把CLKS数码管选择时钟1M分频后得到CLK,把它用于计时时钟。
2、根据实验要求
1、当RST有效后,系统处于MGCR状态
若S一直为0,C会不断循环60秒倒计时
若S=1且处于MGCR状态已超过60秒,就会转入MYCR状态,再倒计时四秒后,就会
变为MRCG状态
2、在MRCG状态下
若S一直1,MRCG状态也最多持续20秒就进入MRCY状态,再过4秒后,就会进入MGCR
状态。
若S突然变为0,则立刻进入MYCR,再过4秒进入MGCR
总的来说,主道和从道绿灯持续时间不同,主道绿灯持续60秒,从道持续20秒,且从道的
绿灯会在S为0时失效,而主道绿灯60秒的持续时间则不会被打断。
状态转移图如下
初:mgcr b=0,a=0
60秒mgcr,a=0,b=1
b=1,a=1 mgcr
S=0
S=1
a=0,b=1 mycr
S=0
S=1, 4秒后
a=0,b=0 mrcg
S=1,C<20

S=0,C<20
S=1 C>20
mrcy
4秒后


4,程序及原理图
从原理图中可以看出,程序一共分为四个模块,分别是分频模块,计数模块,显示模块,交通灯的亮灭控制模块。试验箱产生的时钟信号经过分频后形成秒计时信号,作为计数模块和交通灯亮灭控制模块的时钟信号。而计数模块的计数值经过显示模块在数码管上给予显示。在交通灯的亮灭控制模块中利用状态机来控制灯的亮灭顺序,而计数器的值也同样影响着它。
(1)、分频
LIBRARY IEEE;
USE ;
USE ;
ENTITY FEN IS
PORT ( CLK : IN STD_LOGIC;
FOUT : OUT STD_LOGIC );