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XXXXXXXXXX学院
EDA技术课程设计报告
题目:基于 FPGA 的交通控制器的设计
专业班级:
学 号:
姓 名:
目 录
一、设计题目............................................................................................................................1
二、设计要求............................................................................................................................1
三、设计思路............................................................................................................................1
四、设计过程............................................................................................................................3
4.1 交通灯控制模块的设计..................................................................................................................3
4.2 M40计数器模块的设计...................................................................................................................6
4.3 七段译码器模块的设计..................................................................................................................8
4.4 顶层原理图的设计..........................................................................................................................9
五、仿真结果分析..................................................................................................................10
5.1 交通灯控制模块的仿真................................................................................................................10
5.2 M40计数器模块的仿真.................................................................................................................11
5.3 七段译码器模块的仿真................................................................................................................12
5.4 顶层原理图的仿真........................................................................................................................13
六、硬件测试..........................................................................................................................15
6.1 工作模式选择................................................................................................................................15
6.2 引脚锁定........................................................................................................................................15
6.3 硬件测试........................................................................................................................................17
七、总结..................................................................................................................................18
八、参考文献..........................................................................................................................19
九、附录..................................................................................................................................20
摘 要
本系统采用GW48 EDA/SOPC实验箱来设计交通灯控制器,模拟实现了红、绿灯指
挥交通的功能。它直接采用FPGA/CPLD芯片开发,用VHDL语言编程和QuartusⅡ6.0设计
交通灯控制器设计,系统地阐述了用FPGA/CPLD实现数字电路的设计过程,展示了
FPGA/CPLD的强大功能和非凡特性。本交通灯控制器适用于公路交叉路口主干道的车流
量大于次干道车流的情况,主干道定为绿灯35S,黄灯5S,红灯30S;次干道定为红灯
40S,绿灯25S,黄灯5S。同时用数码管显示倒计时显示,另外有一个特殊状态,当特殊
状态出现时,两个方向都禁止通行,指示红灯,停止计时。特殊状态解除后,恢复计数
并指示时间。
关键字:交通灯控制器 EDA FPGA QuartusⅡ
一、设计题目
基于FPGA的交通控制器的设计
二、设计要求
设计一个公路交叉路口的交通控制器,主干道绿灯亮时,次干道红灯亮,反之亦然
二者允许通行,主干道每次放行35S,次干道放行25S,每次由绿灯变为红灯的过程中,
黄灯作为过渡,黄灯时间为5s。
设计功能补充:
在原有设计要求的基础上,我们对交通灯控制器的功能在设计方面进行了补充,主
要体现在:
⑴ 能实现正常的倒计时显示功能;
⑵ 能实现总体清零功能:计数器由初始状态开始计数,对应状态的指示灯亮;
⑶ 能实现特殊状态的功能显示:进入特殊状态时,主干道和次干道均显示红灯状态
三、设计思路
根据设计要求将主干道定为绿灯35S,黄灯5S,红灯30S;次干道定为红灯40S,绿
灯25S,黄灯5S。同时用数码管显示倒计时显示,另外,设计一个特殊状态,当特殊状态
出现时,两个方向都禁止通行,指示红灯,停止计时。特殊状态解除后,恢复计数并指
示时间。交通灯的工作明显有五个状态:
S0:特殊状态,也是初始状态,主干道和次干道都是亮红灯。
S1-S4状态如下表1所述:
表1 交通灯的状态转换表
交通灯五个状态分别实现的功能如下表所示:
1
状态 实现功能
S0
特殊状态,主干道和次干道都是亮红灯。
S1
主干道亮绿灯,次干道亮红灯,数码管显示从
39S倒计时到06S。
S2
主干道亮黄灯,次干道亮红灯,数码管显示从
05S
倒计时到01S。
S3
主干道亮红灯,次干道亮绿灯,数码管显示从
39S倒计时到16S。
S4
主干道亮红灯,次干道亮黄灯,数码管显示从
15S倒计时到11S。
表2 交通灯控制的五状态及实现的功能
把交通灯的工作状态分成五个状态,则写程序的时候思路比较清晰,只要在相应的
状态里完成相应的工作,控制好黄绿红灯和数码管的倒计时显示,而且把握好5个状态转
换的条件。
根据设计要求的功能,可以把整体设计分为三个模块:交通灯控制模块,M40计数
器模块,七段译码器模块。总体系统结构图如图1所示。
CLK
HODL
CLK 七段译码
HOLD
CLAER
图1 总体系统结构图
通过计数改变状态控制达到控制交通灯,并将计数以数码管的形式显示出来,控制
时钟由实验箱上频率为1HZ的信号提供,从而实现一个简单的小型状态机。并且采用模
块层次化设计,将此设计的三个模块分别用VHDL语言编写,生成原理图模块,用原理
图输入法做整个设计的顶层文件。
2
交
通
灯
控
制
电
路
计时电路
主
次
干
道
红
黄
绿
灯
数码管倒计时显示
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xianCC
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