交通灯控制器的设计.doc

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EDA实验报告

一、课程设计题目及要求

题目：十字路口交通灯

具体要求：

设计一个十字路口的交通灯控制器，能显示十字路口东西、南北两个方向红、黄、绿灯的指示状态。用两组红、黄、绿三种颜色的灯分别作为东西、南北两个方向红、黄、绿等。变化规律为：东西绿灯亮，南北红灯亮——东西黄灯亮，南北红灯亮——东西红灯亮，南北绿灯亮——东西红灯亮，南北黄灯亮——东西绿灯亮，南北红灯亮······，这样循环下去。南北方向每次通行时间为45秒，东西方向每次通行时间为45秒，要求两条交叉道路上的车辆交替运行，时间可设置修改。绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5秒钟，才能变换运行车道。并要求所有交通灯的状态变化在时钟脉冲上升沿处。

二、实验编程环境

QuartusII8.0

三、课程设计的详细设计方案

（一）、总体设计方案的描述

1.1、根据交通灯系统设计要求，可以用一个有限状态机来实现这个交通灯控制器。首先根据功能要求，明确两组交通灯的状态，这两组交通灯总共共有四种状态，我们用ST0，ST1，ST2，ST3来表示：

St0表示东西路绿灯亮，南北路红灯亮；

St1表示东西路黄灯亮，南北路红灯亮；

St2表示东西路红灯亮，南北路绿灯亮；

St3表示东西路红灯亮，南北路黄灯亮；

1.2、根据上述四种状态描述列出的状态转换表

表9-1交通灯控制器状态转换表

当前状态

下一状态

转换条件

St0

St1

主路绿灯亮了40秒

St1

St2

主路黄灯亮了5秒

St2

St3

主路绿灯亮了40秒

St3

St0

支路黄灯亮了5秒

1.3、根据状态转换表得到交通灯控制器的状态转移图如图所示。

S

St0

St3

St1

St2

交通灯控制器的状态转移图

（二）各个模块设计

2.1、控制器模块

控制器模块示意图

其中，clk为时钟信号，时钟上升沿有效。hold为紧急制动信号，低电平有效。ared,agreen,ayellow分别表示东西方向的红灯，黄灯，绿灯显示信号，高电平有效。bred,bgreen,byellow分别表示南北方向的红灯，黄灯，绿灯显示信号，高电平有效。

用于控制红绿黄灯的亮暗情况。

2.2、45秒倒计时计数器模块

CLK

CLK

EN

CR

QL[3..0]

QH[3..0]

OC

m45

inst2

45秒倒计时计数器模块示意图

其中，CLK为时钟信号，时钟上升沿有效。EN为使能端，高电平有效。CR为紧急制动信号低电平有效。QL{3..0}是计数低位。QH{3..0}是计数高位。

用于45秒的倒计时计数。

2.3、7位译码器模块

7位译码器模块示意图

其中dat{3..0}为要译码的信号。a,b,c,d,e,f,g为译码后的信号。

用于将45秒倒计时计数的信号译码成数码管可以识别的信号。

2.4、50MHZ分频器模块

50MHZ分频器模块示意图

其中clk为50MHZ时钟信号，时钟上升沿有效。输出clk_out为1HZ时钟信号，时钟上升沿有效。

用于将50MHZ的时钟信号转变成1HZ的时钟信号。

（三）结构图设计

（四）仿真电路

时序仿真图

从图中可看到首先进入st0状态，此时东西路绿灯亮，南北路红灯亮；计数器计数到40秒时，交通灯控制器进入st1状态，此时东西路黄灯亮，南北路红灯亮；在st1状态计数器又开始计数，计数器计数到5秒后，交通灯控制器状态进入st2，此时东西路红灯亮，南北路绿灯亮；在st2状态计数器又开始计数，计数器计数到40秒后，交通灯控制器状进入st3状态，此时东西路红灯亮，南北路绿灯亮；在st3状态计数器又开始计数，计数器计数到5秒后，交通灯控制器状态进入st0状态，此时东西路绿灯亮，南北路红灯亮，如些循环反复，完成十字交通路口的红绿灯控制。

A0-G0,A1-G1分别为45到0的译码。

（五）分配引脚

为了对此工程进行硬件测试，应将编译成功后的程序下载到目标芯片上，并指定输入输出信号的管脚，以便添加激励信号和测试输出信号。

在下载编译成功的文件之前，需要制定器件的管脚，选择Assignments|Pins命令，在随后出现的下拉列表框中选择对应端口信号名的器件引脚号，如下图：

四、设计总结和心得

通过此次EDA设计，我系统性的学习了课本上相关的知识，对课堂上的知识更加了解。通过认真研究课本，使我对EDA程序设计有了一定思路；通过实验课的学习，在程序的设计，程序的调试方面都学到了很多东西，在这几天