交通灯.docx
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交通灯
项目设计报告
课题名称：
交通灯控制器
班级：
13电子
（2）班
学号：
姓名：
指导教师：
龚兰芳
简要说明
在十字路口，每条道路各有一组红、黄、绿灯和倒计时显示器，用以指挥车辆和行人有序地通过。
其中，红灯（R）亮，表示该条道路禁止通行；黄灯（Y）亮，表示停车；绿灯（G）亮，表示可以通行。
倒计时显示器是用来显示允许通行和禁止通行的时间。
交通灯控制器就是用来自动控制十字路口的交通灯和计时器，指挥各种车辆和行人安全通行。
1、设计目的
利用VHDL设计数字系统的能力，结合生活实际例子，模拟实际环境，编写出程序控制彩灯的亮灭，以及数码管的计数，实现十字路口交通灯的现象。
2、任务要求
1）在十字路口的两个方向上各设一组红、黄、绿灯，显示顺序为其中一方向（东西方向）是绿灯、黄灯、红灯；另一方向（南北方向）是红灯、绿灯、黄灯。
2）设置两组数码管，以倒计时的方式显示允许通行或禁止通行的时间，其中绿灯、黄灯、红灯的持续时间分别为：
20S、5S和25S。
3）当各条路上任意一条上出现特殊情况时，如当消防车、救护车或其他需要优先放行的车辆通过时，各方均是亮红灯，倒计时停止，且显示数字闪烁。
当特殊运行状态结束后，控制器恢复原来状态，继续正常运行。
3、任务分析
1）整理思路，从要求中可以发现交通灯的亮灭的规律。
计数器的计数值与交通灯亮灭的关系如图所示：
分析：
显然本课题的核心是一个计数范围为0~49（共50S）的计数器和一个根据计数值做出规定反应的控制器。
另外，所用实验板配备的晶振为20Hz，因此还需要一个分频电路。
最后，要驱动七段数码管，显然还需要一个译码电路。
4、硬件要求
含有芯片EPM2400T100C5的开发板和下载线与电源线。
交通灯控制器主要用到了两个拨码开关和四组红绿黄LED灯。
拨码开关分别是rst是复位开关，hold是紧急开关。
四组LED灯地东西和南北两个方向的交通指示灯。
5、源程序（*.vhd）
libraryieee;
useieee.std_logic_1164.all;
useieee.std_logic_arith.all;
useieee.std_logic_unsigned.all;
entityjiaotongdengis
port（
clk,hold,rst:
instd_logic;
x:
outstd_logic_vector（0to6）;
row:
outstd_logic_vector（0to3）;
fm:
outstd_logic;
en:
outstd_logic_vector（0to5）;
r,g,y:
outstd_logic
）;
endjiaotongdeng;
architecturejtdofjiaotongdengis
signalclk1,clk2:
std_logic;
signalpinlv:
std_logic;
signaljishu:
integerrange1to36;
signalw1:
integerrange0to3;
signalw2:
integerrange0to1;
signala,b,c,d:
integerrange0to9;
signale,f:
integerrange0to3;
signalcountnum:
integerrange0to49;
signalflash:
std_logic;-------数码管的闪烁，紧急时
signalnuma,numb:
integerrange0to25;
begin
process（clk）--------用于倒数计数1hz
variablecnt1:
integerrange0to2000;
variablecnt2:
integerrange0to12500;
begin
ifrising_edge（clk）then
ifcnt1=2000then
cnt1:
=0;
ifcnt2=12500then
cnt2:
=0;
clk1<=notclk1;
else
cnt2:
=cnt2+1;
endif;
else
cnt1:
=cnt1+1;
endif;
endif;
endprocess;
process（clk）---用于数码管的位选1000hz和交通灯的组选
variablecnt1:
integerrange0to100;
variablecnt2:
integerrange0to250;
begin
ifrising_edge（clk）then
ifcnt1=100then
cnt1:
=0;
ifcnt2=250then
cnt2:
=0;
clk2<=notclk2;
else
cnt2:
=cnt2+1;
endif;
else
cnt1:
=cnt1+1;
endif;
endif;
endprocess;
process（rst,clk1）--循环计数50s
variabledd:
std_logic_vector（3downto0）;
begin
ifrst='1'then
countnum<=0;
elsifrising_edge（clk1）then
ifhold='1'then
countnum<=countnum;
elsifcountnum=49then
countnum<=0;
else
countnum<=countnum+1;
endif;
endif;
endprocess;
process（clk1,clk2,flash）--数码管的位选
variablenum:
integerrange0to9;
begin
ifflash=clk1then
en<="111111";
endif;
ifflash='0'then
ifrising_edge（clk2）then
ifw1=3then
w1<=0;
else
w1<=w1+1;
endif;
endif;
casew1is
when0=>en<="111110";num:
=a;
when1=>en<="111101";num:
=b;
when2=>en<="101111";num:
=c;
when3=>en<="011111";num:
=d;
endcase;
casenumis----数字对应的数码管的亮灭
when0=>x<="0111111";
when1=>x<="0000110";
when2=>x<="1011011";
when3=>x<="1001111";
when4=>x<="1100110";
when5=>x<="1101101";
when6=>x<="1111101";
when7=>x<="0000111";
when8=>x<="1111111";
when9=>x<="1101111";
endcase;
endif;
endprocess;
process（clk2）---交通灯的红，绿，黄灯的组选
variablede:
integerrange0to3;
begin
ifrising_edge（clk2）then
ifw2=1then
w2<=0;
else
w2<=w2+1;
endif;
casew2is
when0=>row<="0101";de:
=e;----两个方向
when1=>row<="1010";de:
=f;
endcase;
casedeis----灯的三种亮灭情况：
红亮，黄亮，绿亮
when0=>r<='1';y<='0';g<='0';
when1=>r<='0';y<=clk1;g<='0';
when2=>r<='0';y<='0';g<='1';
when3=>r<=clk1;y<='0';g<='0';
endcase;
endif;
endprocess;
process（clk1）---在不同的时间显示不同的灯
begin
ifhold='1'then----紧急情况的时候
e<=3;
f<=3;
fm<=clk1;---蜂鸣器的鸣叫
flash<=clk1;
else
fm<='0';
flash<='0';
ifcountnum<=19then--东西方向绿灯亮
numa<=19-countnum;
e<=2;
elsifcountnum<=24then--东西方向黄灯亮
numa<=24-countnum;
e<=1;
else
numa<=49-countnum;--东西方向红灯亮
e<=0;
endif;
ifcountnum<=24then--南北方向红灯亮
numb<=24-countnum;
f<=0;
elsifcountnum<=44then--南北方向绿灯亮
numb<=44-countnum;
f<=2;
else
numb<=49-countnum;--南北方向黄灯亮
f<=1;
endif;
endif;
endprocess;
process（numa,numb）--分位模块
begin
ifnuma>=20then
b<=2;
a<=numa-20;
elsifnuma>=10then
b<=1;
a<=numa-10;
else
b<=0;
a<=numa;
endif;
ifnumb>=20then
d<=2;
c<=numb-20;
elsifnumb>=10then
d<=1;
c<=numb-10;
else
d<=0;
c<=numb;
endif;
endprocess;
end;
6、接线图
7、总结
通过这次课程设计，我进一步加深了对可编程逻辑器件的了解。
并进一步熟练了对QuartusII软件的操作。
在编写程序的过程中，遇到了很多问题，使我发现自己以前学习上存在的不足。
通过与同学探讨和请教老师，终于把问题都解决了，并加深了对交通灯原理和设计思路的了解。
同时，在交通灯控制器的程序上加了一点自己的设计，使效果达到了目的，也有了创新的花样。
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