基于VHDL的交通灯控制器设计.doc

CPLD/FPGA开发技术大作业
题目: 基于VHDL的交通灯控制器设计
院系: 信息与电气工程学院
班级: 08级电子信息工程
学号: 12884019 12884021
学生姓名: ××× ×××
指导教师: 郑伟
成绩:
2011年7月
基于VHDL的交通灯控制器设计
一、系统功能与要求
1系统功能:
实现十字路口的交通灯显示。
2系统要求:
用两组红、黄、绿三色灯作为两个方向的红、黄、绿灯;
用两组数码管作为东西和南北方向的倒计时显示,显示时间为红灯45秒、绿灯50秒、黄灯5秒;
按照实际红绿灯规则,使红、黄、绿灯与其显示时间。
设计思路及实现方法
1基本思路
要完成本实验,首先必须了解交通路灯的亮灭规律。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”。其交通灯的亮灭规律为: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。
2实现方法
交通灯控制器用一个有限自动机来实现上述功能,它定义了5种状态,见下表:
南北灯
东西灯
状态0
绿
红
状态1
黄
红
状态2
红
绿
状态3
红
黄
状态4
红
红
其中状态4为初始状态,其状态转换图如下:
值状态
000 0
100 1
010 2
110 3
111 4
在结构体中包含一个进程,此进程带一个显示敏感信号表,其敏感信号包括TimeL,Times和Cars。所谓敏感信号表,如以下语句:
Process(cars,timeoutL,timeoutS)
带显示敏感信号表的进程,当敏感信号表中的任何一个信号上发生事件时,此进程将被激活。
进程说明部分定义的几个变量的意义如下:
newstate:下一个状态值。
current_state:当前状态值。
newHL:南北方向灯的状态,三位位长的二进制位串,每一位分别表示绿、黄红灯的亮灭状态。如“100”表示路灯为红灯,“010”表示路灯为黄灯“001”表示 路灯为绿灯
newFL:东西方向灯的状态,三位位长的二进制位串,每一位分别表示绿、黄红灯的亮灭状态。
newST:用于启动外部计时器的输出位。
在进程中使用一条case语句完成状态的转换关系。
Case current_state is
When "000"=>newHL:=“100”newFL:=“001”;
if (Cars="1")and(timeoutL="1") then
newstate:="100";newST:="1";
newHL:="010";newFL:="001";
else
newstate:="000";newST:="0";
end if;
When "100"=>newHL:=“010”newFL:=“001”;
if (timeoutS="1") then
newstate:="010";newST:="1";
newHL:="001";newFL:="100";
else
newstate:="100";newST:="0";
end if;
When "010"=>newHL:=“001”newFL:=“100”;
if (Cars="1") or (timeoutL="1") then
newstate:="100";newST:="1";
newHL:="001";newFL:="010";
else
newstate:="010";newST:="0";
end if;
When "110"=>newHL:=“001”newFL:=“010”;
if (timeoutS="1") then
newstate:="000";newST:="1";
newHL:="100";newFL:="001";
else
newstate:="110";newST:="0";
end if;
When "111"=>newstate:="000";
newHL:="100";
newFL:="001";
newST:="0";
When others=>
end case;
在case语句的不同分支中又使用if语句完成状态的判断和转换。需要注意的是信号在赋