实验五交通灯控制电路实验Word文件下载.docx

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系统时钟选择时钟模块的1KHz时钟，黄灯闪烁时钟要求为2Hz，七段码管的时间显示为1Hz脉冲，即每1s中递减一次，在显示时间小于5秒的时候，通车方向的黄灯以2Hz的频率闪烁。

系统中用S1按键进行复位。

四、实验步骤

1、打开QUARTUSII软件，新建一个工程。

2、建完工程之后，再新建一个VHDLFile，打开VHDL编辑器对话框。

3、按照实验原理和自己的想法，在VHDL编辑窗口编写VHDL程序，本次实验共分为四个进程源程序，每个进程程序分别实现一定的功能。

其具体的功能如下表17-2：

文件名称

完成功能

实现分频产生1Hz计数脉冲和2Hz的黄灯闪烁脉冲

十进制计数模块，控制显示灯点亮的时间

控制灯的循环亮灭功能

七段码管的扫描驱动与显示输出

所需实现的循环功能显示如下所示：

MGCR1分钟MYCR5秒钟MRCG20秒MRCY

5秒钟

4、编写完VHDL程序后，保存起来。

各程序源代码如下所示：

-------------------------------------

--Title:

源程序p1

--Author:

参考自网上

--Data:

2012-12-8

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

LIBRARYIEEE;

USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

USEIEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;

USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

--------------------------------------------------------------------

ENTITYP1IS

PORT（CLK:

INSTD_LOGIC;

--时钟输入

CLK2HZ:

OUTSTD_LOGIC;

--输出2Hz闪烁时钟

CLK1HZ:

OUTSTD_LOGIC--输出1Hz计数时钟

）;

ENDP1;

--------------------------------------------------------------------

ARCHITECTUREBEHAVEOFP1IS

SIGNALCLK_COUNT1:

STD_LOGIC_VECTOR（9DOWNTO0）;

BEGIN

PROCESS（CLK）

IF（CLK'

EVENTANDCLK='

）THEN

IF（CLK_COUNT1<

1000）THEN

CLK_COUNT1<

=CLK_COUNT1+1;

ELSE

0000000001"

;

ENDIF;

ENDPROCESS;

CLK1HZ<

=CLK_COUNT1（9）;

CLK2HZ<

=CLK_COUNT1（8）;

ENDBEHAVE;

源程序P2

ENTITYP2IS

PORT（CLK1HZ:

--输入计数1Hz脉冲

RST:

INSTD_LOGIC;

--复位时钟

SEC1,SEC10:

BUFFERINTEGERRANGE0TO9;

--十进制计数值

DIR_FLAG:

BUFFERSTD_LOGIC--方向标志

）;

ENDP2;

ARCHITECTUREBEHAVEOFP2IS

SIGNALDIR_FLAG1:

STD_LOGIC;

PROCESS（CLK1HZ,RST）

IF（RST='

SEC1<

=0;

SEC10<

=6;

DIR_FLAG<

DIR_FLAG1<

ELSIF（CLK1HZ'

EVENTANDCLK1HZ='

）THEN--实现sel1与sel10的十进制计数

IF（SEC1=0）THEN

=9;

IF（SEC10=0）THEN

IF（DIR_FLAG1='

）THEN

=1;

ELSE

=5;

=SEC10-1;

=SEC1-1;

IF（SEC1=0ANDSEC10=0）THEN

=NOTDIR_FLAG;

DIR_FLAG1<

=NOTDIR_FLAG1;

源程序P3

ENTITYP3IS

PORT（CLK2HZ:

ININTEGERRANGE0TO9;

--方向标志

--复位输入

MR,CR:

--红灯输出

MY,CY:

--黄灯输出

MG,CG:

OUTSTD_LOGIC--绿灯输出

ENDP3;

ARCHITECTUREBEHAVEOFP3IS

BEGIN

PROCESS（CLK2HZ,RST）

MR<

MG<

CR<

CG<

ELSE--正常运行

IF（SEC10>

0ORSEC1>

3）THEN

IF（DIR_FLAG='

）THEN--横向通行

PROCESS（CLK2HZ）--控制黄灯的闪烁

MY<

CY<

ELSIF（DIR_FLAG='

=CLK2HZ;

-------------------------------------

源程序P4

2012-12-8------------------------------------------------------------------------------------------------------------

ENTITYP4IS

PORT（

DISPLAY:

STD_LOGIC_VECTOR（6DOWNTO0）;

--七段码管显示输出

--待显示十进制计数值

INSTD_LOGIC;

CLK:

--扫描时钟

SEG_SEL:

BUFFERSTD_LOGIC_VECTOR（2DOWNTO0）--七段码管扫描驱动

ENDP4;

ARCHITECTUREBEHAVEOFP4IS

SIGNALDISP_TEMP:

INTEGERRANGE0TO15;

SIGNALDISP_DECODE:

SIGNALDIRECTION:

PROCESS（DIR_FLAG）

）THEN--横向

DIRECTION<

=10;

ELSE--纵向

=11;

PROCESS（SEG_SEL）

CASE（SEG_SEL+1）IS

WHEN"

000"

DISP_TEMP<

=DIRECTION;

001"

010"

=SEC10;

011"

=SEC1;

100"

101"

110"

111"

ENDCASE;

PROCESS（CLK）

）THEN--扫描累加

SEG_SEL<

=SEG_SEL+1;

DISPLAY<

=DISP_DECODE;

PROCESS（DISP_TEMP）--显示转换

CASEDISP_TEMPIS

WHEN0=>

DISP_DECODE<

0111111"

--'

WHEN1=>

0000110"

WHEN2=>

1011011"

WHEN3=>

1001111"

WHEN4=>

1100110"

WHEN5=>

1101101"

WHEN6=>

1111101"

WHEN7=>

0000111"

WHEN8=>

1111111"

WHEN9=>

1101111"

WHEN10=>

1001000"

WHEN11=>

0010100"

||'

WHENOTHERS=>

0000000"

--全灭

5、对自己编写的VHDL程序进行编译并仿真，对程序的错误进行修改。

直到完全通过。

后将每个进程文件转化为图像文件，再新建一个bdf文件，按要求将各各图形文件连接起来。

各模块连接图如下所示：

6、对bdf文件进行编译仿真无误后，依照按键开关、数字信号源、数码管与FPGA的管脚连接表或参照附录进行管脚分配。

分配完成后，再进行全编译一次，以使管脚分配生效。

7、用下载电缆通过JTAG口将对应的sof文件加载到FPGA中。

观察实验结果是否与自己的编程思想一致。

五、实验结果与现象

当设计文件加载到目标器件后，将时钟设定为1KHz。

交通灯模块的红、绿、黄LED发光管会模拟实际中的交通信号灯的变化。

初始状态为主干道，乡干道红灯全亮，后转换为主干道可行，乡干道禁行模式，此时，数码管上显示通行时间的倒计时为1分钟。

当倒计时到5秒时，黄灯开始闪烁。

频率为2hz。

到0秒时红绿灯开始转换，倒计时的时间变至25秒。

如此循环往复。

按下按键开关S1则从头开始显示和计数。

六、仿真波形分析

1、数码管计数过程在重复1分钟——20秒——1分钟这一计数过程，代表主干道亮绿灯乡干道亮红灯时间为1分钟，主干道亮红灯，乡干道亮绿灯时间为20秒。

2、重复过程

3、当RST=0时，数码管计数恢复初始值60，交通灯恢复初始状态全红。

结果如下所示：

7、实验心得与体会

本次实验中，在观察实验现象时出现了一个问题，那就是当按下复位按钮时，系统会复位到初始状态，即横向全亮红灯，纵向全亮绿灯，但是当持续按下复位按钮不动时，则出现全亮绿灯的情况，这在实际中是不合理的，经分析，可能是在设置复位功能出现了问题，即在复位时，仍然有状态传送给显示模块，整个的模块间仍按照未加复位时进行工作，鉴于此，我又在模块p2、p3模块中增加了一个状态标志，功能为当按下计数模块时，其余工作停止，只进行复位操作，但不按下时，则正常工作。

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