交通灯VHDL课程设计报告样本.doc

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《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: 年 6 月 29 日
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Quartus Ⅱ 9.0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

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
3.1 VHDL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

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) 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Quartus II下编译经过。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:

2 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

LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH;
ENTITY TRAFFIC2 IS
PORT (CLK,R,SPC: IN STD_LOGIC; --时钟、 复位、 特殊情况
LIGHT: OUT STD_LOGIC_VECTOR(5 DOWNTO 0); --light:G1,R1,Y1,G2,R2,Y2;
Q1,Q2 : OUT INTEGER RANGE 0 TO 55);
END TRAFFIC2 ;
ARCHITECTURE behav OF TRAFFIC2 IS
TYPE STATES IS (S0,S1,S2,S3); --定义枚举
SIGNAL STATE : STATES ;
SIGNAL T1,T2: INTEGER RANGE 0 TO 55;
BEGIN
P1: PROCESS (CLKSTATE)
BEGIN
IF R='1'THEN STATE<=S0;T1<=50;T2<=55; --复位
ELSIF SPC='1' THEN LIGHT<="010010"; --特殊情况亮红灯
ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN
CASE STATE IS
--states为s0时, 南北方向亮绿灯, 东西方向亮红灯,50s
WHEN S0=> LIGHT<="100010";
T1<=T1-1;T2<=T2-1;
Q1<=T1;Q2<=T2;
IF T1=0 THEN
STATE<=S1;T1<=5;T2<=5;
END IF;
--states为s1时, 南北方向亮黄灯, 东西方向亮红, 5s
WHEN S1=> LIGHT<="001010";
T1<=T1-1;T2<=T2-1;
Q1<=T1;Q2<=T2;

IF T1=0 THEN
STATE<=S2;T1<=35;T2<=30;
END IF;
--states为s2时, 南北方向亮红灯, 东西方向绿灯, 30s
WHEN S2=> LIGHT<="010100";
T1<=T1-1;T2<=T2-1;
Q1<=T1;Q2<=T2;

IF T2=0 THEN
STATE<=S3;T1<=5;T2<=5;
END IF;
--states为s3时, 南北方向亮红灯, 东西方向黄灯, 5s
WHEN S3=> LIGHT<="010001";
T1<=T1-1;T2<=T2-1;
Q1<=T1;Q2<=T2;

IF T1=0 THEN
STATE<=S0;T1<=50;T2<=55;
END IF;
WHEN OTHERS=>STATE<=S0;T1<=50;T2<=55;--主干道
END CASE;
END IF;
END PROCESS;
END behav;
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

5 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
经过这次实训, 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, 经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, 经过这次实训, 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,
2、 《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, -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.
5、 宋万杰等. CPLD技术及其应用. 西安电子科技大学出版社, .
6、 《CPLD/FPGA的开发与应用》 徐志军等编著, 电子工业出版社, -7
7、 《VHDL实用教程》( 修订版) 潘松 王国栋 电子科技大学出版社 .7