VHDL语言的十字路口交通灯控制器设计.doc

南昌大学实验报告 学生姓名： 学 号： 专业班级： 实验类型： 验证 综合 设计 创新 实验日期： 实验成绩： 实验五 十字路口交通灯控制器设计 一、实验目的1、进一步加强经典状态机的设计2、学会设计模可变倒计时计数器二、实验要求一条主干道，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；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；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。三、设计过程1，交通灯工作原理分析：根据交通灯控制器的功能与要求,将其总体电路分为状态控制，倒计时，数码管显示，信号灯显示模块。外部两路脉冲振荡器的频率选为1 kHz和1 Hz的信号，1khz信号用于显示模块的扫描，1 Hz信号用做倒计时模块的计数脉冲。由于实验箱只能接一个信号源故加入分频模块。2，计时电路应满足下列条件1）当S=1，且计数器已完成60计数时，计数器进入模4计数，随后进入模 20计数，再进入模4计数，再回到模60计数 2）当计数器进行摸20计数时，一旦S变为0，计数器立马进入模4计数， 再进入模60计数 3）完成模20计数后，不论S为0或1，计数器进入模4计数，再进入模60 计数 4）若计数器未完成模60计数，不论S如何变话，计数器将继续进行模60 计数3、使用文本设计底层文件，并生成相应元器件，再使用原理图设计顶层文件四、实验步骤 1、顶层文件的设计顶层原理图设计可以依据系统框图进行，由状态控制计数模块，数码管显示分频模块和交通灯显示模块（jtdjs，jtdfp,jtdxs）三部分组成。2，各模块设计文件 jtdjs:LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY JTDJS IS PORT(CLK1,S,RESET:IN STD_LOGIC; b:BUFFER STD_LOGIC; tim:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);END JTDJS;ARCHITECTURE behav OF JTDJS IS TYPE STA IS(mgcr,mycr,mrcg,mrcy); SIGNAL STATE:STA;BEGIN PROCESS(CLK1) - VARIABLE b:STD_LOGIC:=0; VARIABLE a:STD_LOGIC:=0; VARIABLE th,tl:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);BEGIN IF RESET=0 THEN STATE=mgcr; th:=0000 ;tl:=0000;a:=0;b IF S=1 AND b=1 THEN STATE=mycr;a:=0;th:=0000;tl:=0100;b=0; - ELSIF S=0 AND b=1 THEN STATE=mgcr;a:=0;-th:=0110;tl:=0000; ELSE IF a=0 THEN th:=0110;tl:=0000;a:=1; else IF NOT(th=0000 AND tl=0010) then IF tl=0000 then tl:=1001;th:=th-1; else tl:=tl-1; END IF; ELSE th:=0000;tl:=0001;a:=0;b IF a=0 THEN th:=0000;tl:=0100;a:=1; else IF NOT(th=0000 AND tl=0010) then tl:=tl-1; ELSE th:=0000;tl:=0001;a:=0;STATEIF S=1 THEN IF a=0 THEN th:=0010;tl:=0000;a:=1; else IF NOT(th=0000 AND tl=0010) then IF tl=0000 then tl:=1001;th:=th-1; else tl:=tl-1; END IF; ELSE th:=0000;tl:=0001;a:=0;STATE=mrcy; END IF; END IF; ELSE a:=0;STATEIF a=0 THEN th:=0000;tl:=0100;a:=1; else IF NOT(th=0000 AND tl=0010) then tl:=tl-1; ELSE th:=0000;tl:=0001;a:=0;STATE=mgcr; END IF; END IF; END CASE;tim = th & tl;END IF;end process;END behav; JTDFPLIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY JTDFP IS PORT (CLK : IN STD_LOGIC; JIN : IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); SG : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); sel0,sel1,sel2 : OUT STD_LOGIC; CLK1:buffer STD_LOGIC ); END JTDFP;ARCHITECTURE behav OF JTDFP IS SIGNAL Q : STD_LOGIC_VECTOR(11 DOWNTO 0); SIGNAL P,R: STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); SIGNAL CONT8: STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0); SIGNAL CONT : STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); SIGNAL YM : STD_LOGIC_VECTOR(11 DOWNTO 0); SIGNAL A : STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); BEGIN F:PROCESS(CLK) BEGIN IF CLKEVENT AND CLK = 1 THEN CONT=CONT+1; IF CONT=100 THEN CLK1=1;CONT=00000000; ELSE CLK1=0; END IF; END IF; END PROCESS; C:PROCESS( CLK) BEGIN IF CLKEVENT AND CLK=1 THEN IF CONT8001 THEN CONT8 =CONT8+1; ELSE CONT80); END IF; END IF; CASE CONT8 IS WHEN 000 = sel0=0;sel1=1;sel2=0;A sel0=1;sel1=0;sel2=0;ANULL; END CASE; END PROCESS ; D:PROCESS(A) BEGIN CASE A IS WHEN 0000 =SGSGSGSGSGSGSGSGSGSGNULL; END CASE; END PROCESS; END behav; JTDXSLIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY JTDXS ISPORT(CLK1,S,B,RESET:IN STD_LOGIC; COUNT: IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); MG,MY,MR,CG,CY,CR:OUT STD_LOGIC);END JTDXS ;ARCHITECTURE behav OF JTDXS IS TYPE STATES IS(mgcr,mycr,mrcg,mrcy); SIGNAL STATE:STATES; BEGIN PROCESS(STATE,CLK1, S,RESET) BEGIN IF RESET=0 THEN STATE=mgcr;MG=1;CR=1;MY=0;MR=0;CG=0;CYIF B=1 AND S=1THEN STATE=mycr;MY=1;CR=1;MG=0;MR=0;CG=0;CY=0; ELSE STATE=mgcr;MG=1;CR=1;MY=0;MR=0;CG=0;CYIF COUNT=00000001 THEN STATE=mrcg;MR=1;CG=1;MG=0;MY=0;CR=0;CY=0; ELSE STATE=mycr;MY=1;CR=1;MG=0;MR=0;CG=0;CYIF COUNT=00000001 OR S=0THEN STATE=mrcy;MR=1;CY=1;MY=0;MG=0;CR=0;CG=0; ELSE STATE=mrcg;MR=1;CG=1;MG=0;MY=0;CR=0;CYIF COUNT=00000001 THEN STATE=mgcr;MG=1;CR=1;MR=0;MY=0;CY=0;CG=0; ELSE STATE=mrcy;MR=1;CY=1;MY=0;MG=0;CR=0;CGEnd Time 来设定仿真结束时间 4）在CLOCK窗口中设置clk的时钟周期为1us5）点击save保存6) 通过Tools下的Simulator Tools项进行仿真，然后观察输出波形。仿真波形如下： S=1乡间公路状态（既MGCR60S-MYCG4S-MRCG20S-MGCY4S-MGCR60S） S=0转S=1立即进入MYCR4S-MRCG20S7,引脚锁定8，连接到实验箱下载程序观察实验结果：有开关K1控制S的值，当K1断开时实验箱交通灯处于MGCR状态，数码管在倒数60计数。合上K1后S由0转入1状态，数码管继续倒数60计数且交通灯仍处于MGCR状态，60计数完成后随即转入MYCG4S-MRCG20S-MGCY4S-MGCR60S的循环状态直到S再次由1变成0,数码管立即停止计数进入倒数4S的黄灯状态，4S结束后交通灯进入MGCR状态按下reset键数码管从顶端重新开始计时不清楚交通灯状态