交通灯VHDL课程设计报告.doc

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 完毕时间: 2023 年 6 月 29 日设计题目交通信号控制器VHDL设计设计规定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(涉及：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 9.0写出交通信号控制器的VHDL源程序代码；3、 将程序代码编译完毕后对其波形进行仿真；4、 设立引脚后将程序下载到EP1K10TC100-3主芯片之中；5、 进行硬件测试，检查是否尚有错误，并对错误进行研究问题出在哪里，并解决问题，直到该设计的完毕。成绩评估指导教师评语课程设计等级目 录1 课程设计题目、内容与规定 4页 1.1 设计题目4页1.2 设计内容4页1.3 具体规定4页2 系统设计 5页2.1 设计思绪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相应的管脚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）2023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下编译通过。此报告对该设计的思想原理，具体程序和引脚配置以及波形仿真进行了具体的阐述。关键词： VHDL 模块化 交通灯 设计1 课程设计题目、内容与规定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 具体规定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 设计思绪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立和下载硬件测试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，负责紧急情况的解决，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 (CLK,STATE) BEGIN IF R=1THEN STATE=S0;T1=50;T2=55; -复位 ELSIF SPC=1 THEN LIGHT LIGHT=100010; T1=T1-1;T2=T2-1; Q1=T1;Q2=T2; IF T1=0 THEN STATE=S1;T1=5;T2 LIGHT=001010; T1=T1-1;T2=T2-1; Q1=T1;Q2=T2; IF T1=0 THEN STATE=S2;T1=35;T2 LIGHT=010100; T1=T1-1;T2=T2-1; Q1=T1;Q2=T2; IF T2=0 THEN STATE=S3;T1=5;T2 LIGHT=010001; T1=T1-1;T2=T2-1; Q1=T1;Q2=T2; IF T1=0 THEN STATE=S0;T1=50;T2STATE=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相应的管脚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。通过对源程序的不断检查和对EP1K10TC100-3主芯片的各个引脚是否可以提供正常工作进行检测，最终将结果调试成功。6总结通过这次实训，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，通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局限性，当最后结果出来的时候，我们心比蜜甜，通过这次实训，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，20232、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，2023-4。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.20235、 宋万杰等. CPLD技术及其应用. 西安电子科技大学出版社，2023.6、CPLD/FPGA的开发与应用 徐志军等编著，电子工业出版社，2023-77、VHDL实用教程（修订版） 潘松 王国栋 电子科技大学出版社 2023.7