eda課程設(shè)計報告---交通信號控制器的vhdl設(shè)計

1、<p><b>　　EDA課程設(shè)計報告</b></p><p>　　設(shè)計題目：交通信號控制器的VHDL設(shè)計</p><p>　　班 級：09通信工程一班</p><p><b>　　學(xué) 號： </b></p><p><b>　　姓 名： </b>&

2、lt;/p><p><b>　　指導(dǎo)老師： </b></p><p>　　日 期：2012.3.9</p><p>　　交通信號控制器的VHDL設(shè)計</p><p>　　1、設(shè)計任務(wù)及要求：</p><p>　　設(shè)計任務(wù)：模擬十字路口交通信號燈的工作過程，利用實驗板上的兩組紅、黃、綠LED作為交

3、通信號燈，設(shè)計一個交通信號燈控制器。要求：</p><p>　　交通燈從綠變紅時，有4秒黃燈亮的間隔時間；</p><p>　　交通燈紅變綠是直接進行的，沒有間隔時間；</p><p>　　主干道上的綠燈時間為40秒，支干道的綠燈時間為20秒；</p><p>　　在任意時間，顯示每個狀態(tài)到該狀態(tài)結(jié)束所需的時間。</p><

4、;p><b>　　支干道</b></p><p><b>　　主干道</b></p><p>　　圖1 路口交通管理示意圖</p><p>　　表1 交通信號燈的4種狀態(tài)</p><p><b>　　設(shè)計要求：</b></p><p>　　采用VH

5、DL語言編寫程序，并在QUARTUSII工具平臺中進行仿真，下載到EDA實驗箱進行驗證。</p><p>　　編寫設(shè)計報告，要求包括方案選擇、程序清單、調(diào)試過程、測試結(jié)果及心得體會。</p><p>　　設(shè)計時間和地點：兩個星期，信息樓4樓EDA實驗室。</p><p><b>　　2、參考設(shè)計方案</b></p><p&g

6、t;<b>　　時間顯示數(shù)據(jù)輸出</b></p><p><b>　　紅黃綠燈信號輸出</b></p><p>　　圖2 交通信號燈控制器的原理框圖</p><p>　　3、采用VHDL語言輸入的方式實現(xiàn)交通信號燈控制器</p><p><b>　　CLK</b></p&

7、gt;<p><b>　　時間顯示數(shù)據(jù)輸出</b></p><p><b>　　信號燈輸出</b></p><p>　　圖3 交通信號燈控制器程序原理框圖</p><p>　　該程序由7個進程組成，進程P1和P2將CLK信號分頻后產(chǎn)生1秒信號，進程P3、P4、P5構(gòu)成兩個帶有預(yù)置數(shù)功能的十進制計數(shù)器，其中P4

8、產(chǎn)生允許十位計數(shù)器計數(shù)的控制信號。進程P6實現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換和產(chǎn)生狀態(tài)轉(zhuǎn)換的控制信號，進程P7產(chǎn)生次態(tài)信號和信號燈輸出信號，以及每一個狀態(tài)的時間值。</p><p>　　原功能（40+20）實現(xiàn)的程序代碼 </p><p>　　LIBRARY IEEE;</p><p>　　USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;</p><p>

9、;　　USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;</p><p>　　ENTITY traffic IS </p><p>　　PORT (clk:in std_logic;</p><p>　　led7s1:out std_logic_vector(6 downto 0)控制第一個七段數(shù)碼管;</p><p>　　le

10、d7s2:out std_logic_vector(6 downto 0);控制第二個七段數(shù)碼管</p><p>　　comb_out:out std_logic_vector(5 downto 0));控制交通燈的兩與滅</p><p><b>　　END;</b></p><p>　　ARCHITECTURE one OF traffic

11、IS</p><p>　　TYPE dm IS (s0,s1,s2,s3);</p><p>　　SIgnal current_state,next_state:dm;</p><p>　　SIGNAL FULL : STD_LOGIC;</p><p>　　SIGNAL tl :STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);秒

12、表低位共7位代表十進制0到9</p><p>　　SIGNAL th:STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);秒表高位最高數(shù)是3 故2位即可</p><p>　　SIGNAL tm :STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);</p><p>　　SIGNAL TIME :STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO

13、 0);內(nèi)部計時器</p><p><b>　　BEGIN</b></p><p>　　P_REG: PROCESS(CLK)</p><p>　　VARIABLE CNT8:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);</p><p><b>　　BEGIN</b></p>

14、;<p>　　IF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN</p><p>　　IF CNT8 = "11111111" THEN 利用方波的頻率設(shè)計秒表的走時</p><p>　　CNT8:="01111111";</p><p>　　FULL<='1&#

15、39;;</p><p>　　ELSE CNT8 := CNT8+1;</p><p>　　FULL <= '0';</p><p>　　END IF; END IF;</p><p>　　END PROCESS P_REG;</p><p>　　PROCESS(full)</p&g

16、t;<p><b>　　BEGIN</b></p><p>　　IF full'EVENT AND full='1' THEN</p><p>　　IF TIME<"1000011" THEN 設(shè)定內(nèi)置秒表最大計時這里是40+20+4+4-1=67=1000011</p><p&

17、gt;　　TIME<=TIME+1;</p><p>　　ELSe TIME <="0000000"; </p><p><b>　　END IF;</b></p><p><b>　　END IF;</b></p><p>　　END PROCESS;</p&

18、gt;<p>　　REG:process( full,current_state)</p><p><b>　　BEGIN</b></p><p>　　IF full='1' AND full'EVENT THEN </p><p>　　current_state<=next_state;</p

19、><p><b>　　END IF;</b></p><p>　　END process;</p><p>　　COM:process(current_state, time)</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　case current_stat

20、e is 設(shè)定狀態(tài)轉(zhuǎn)換時間 共S0，S1，S2，S3，S4 5個狀態(tài)</p><p>　　when s0=>comb_out<="001100";tm<=39-time;</p><p>　　if time=39 then next_state<=s1;</p><p>　　else next_state<=s

21、0;</p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　when s1=>comb_out<="010100";tm<=43-time;</p><p>　　if time=43 then next_state<=s2;</p><p>　　else n

22、ext_state<=s1;</p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　when s2=>comb_out<="100010";tm<=63-time;</p><p>　　if time=63 then next_state<=s3;</p>&l

23、t;p>　　else next_state<=s2;</p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　when s3=>comb_out<="100001";tm<=67-time;</p><p>　　if time=67 then next_state<=s0

24、;</p><p>　　else next_state<=s3;</p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　end case;</b></p><p>　　end process;</p><p>　　PROCESS(tm)<

25、/p><p><b>　　BEGIN </b></p><p>　　IF tm>=30 THEN th<="11";tl<=tm-30;</p><p>　　ELSIF tm>=20 THEN th<="10";tl<=tm-20;</p><p>

26、　　ELSIF tm>=10 THEN th<="01";tl<=tm-10;</p><p>　　ELSE th<="00";tl<=tm;</p><p><b>　　END IF;</b></p><p>　　END PROCESS;</p><p

27、>　　process(th,tl)由秒表高低位控制七段數(shù)碼管顯示時間</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　case th is</p><p>　　when"00"=>led7s1<="0111111";</p><p>　　whe

28、n"01"=>led7s1<="0000110";</p><p>　　when"10"=>led7s1<="1011011";</p><p>　　when"11"=>led7s1<="1001111";</p><

29、;p>　　when others=>null;</p><p><b>　　end case;</b></p><p>　　case tl is </p><p>　　when "0000000"=>led7s2<="0111111";</p><p>　　

30、when"0000001"=>led7s2<="0000110";</p><p>　　when "0000010"=>led7s2<="1011011";</p><p>　　when"0000011"=>led7s2<="1001111&qu

31、ot;;</p><p>　　when"0000100"=>led7s2<="1100110";</p><p>　　when "0000101"=>led7s2<="1101101";</p><p>　　when "0000110"=>

32、;led7s2<="1111101";</p><p>　　when"0000111"=>led7s2<="0000111";</p><p>　　when "0001000"=>led7s2<="1111111";</p><p>　　

33、when "0001001"=>led7s2<="1101111";</p><p>　　when others=>null;</p><p><b>　　end case;</b></p><p>　　end process;</p><p><b>

34、　　end;</b></p><p>　　老師布置功能（56+36）代碼</p><p>　　LIBRARY IEEE;</p><p>　　USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;</p><p>　　USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;</p><p>　　E

35、NTITY traffic IS </p><p>　　PORT (clk:in std_logic;</p><p>　　led7s1:out std_logic_vector(6 downto 0);</p><p>　　led7s2:out std_logic_vector(6 downto 0);</p><p>　　comb_out

36、:out std_logic_vector(5 downto 0));</p><p><b>　　END;</b></p><p>　　ARCHITECTURE one OF traffic IS</p><p>　　TYPE dm IS (s0,s1,s2,s3);</p><p>　　SIgnal current_

37、state,next_state:dm;</p><p>　　SIGNAL FULL : STD_LOGIC;</p><p>　　SIGNAL tl :STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);</p><p>　　SIGNAL th:STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);</p><p>　　SIG

38、NAL tm :STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);</p><p>　　SIGNAL TIME :STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);</p><p><b>　　BEGIN</b></p><p>　　P_REG: PROCESS(CLK)</p><p>　　VA

39、RIABLE CNT8:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);</p><p><b>　　BEGIN</b></p><p>　　IF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN</p><p>　　IF CNT8 = "11111111" THEN</p>

40、<p>　　CNT8:="01111111";</p><p>　　FULL<='1';</p><p>　　ELSE CNT8 := CNT8+1;</p><p>　　FULL <= '0';</p><p>　　END IF; END IF;</

41、p><p>　　END PROCESS P_REG;</p><p>　　PROCESS(full)</p><p><b>　　BEGIN</b></p><p>　　IF full'EVENT AND full='1' THEN</p><p>　　IF TIME<&

42、quot;1100011" THEN </p><p>　　TIME<=TIME+1;</p><p>　　ELSe TIME <="0000000"; </p><p><b>　　END IF;</b></p><p><b>　　END IF;</b>

43、</p><p>　　END PROCESS;</p><p>　　REG:process( full,current_state)</p><p><b>　　BEGIN</b></p><p>　　IF full='1' AND full'EVENT THEN </p><

44、p>　　current_state<=next_state;</p><p><b>　　END IF;</b></p><p>　　END process;</p><p>　　COM:process(current_state, time)</p><p><b>　　begin</b&g

45、t;</p><p>　　case current_state is</p><p>　　when s0=>comb_out<="001100";tm<=55-time;</p><p>　　if time=55 then next_state<=s1;</p><p>　　else next_

46、state<=s0;</p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　when s1=>comb_out<="010100";tm<=59-time;</p><p>　　if time=59 then next_state<=s2;</p><p&

47、gt;　　else next_state<=s1;</p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　when s2=>comb_out<="100010";tm<=95-time;</p><p>　　if time=95 then next_state<=s3;<

48、;/p><p>　　else next_state<=s2;</p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　when s3=>comb_out<="100001";tm<=99-time;</p><p>　　if time=99 then next_s

49、tate<=s0;</p><p>　　else next_state<=s3;</p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　end case;</b></p><p>　　end process;</p><p>　　PROC

50、ESS(tm)</p><p><b>　　BEGIN </b></p><p>　　IF tm>=50 THEN th<="101";tl<=tm-50;</p><p>　　ELSIF tm>=40 THEN th<="100";tl<=tm-40;</p&g

51、t;<p>　　ELSIF tm>=30 THEN th<="011";tl<=tm-30;</p><p>　　ELSIF tm>=20 THEN th<="010";tl<=tm-20;</p><p>　　ELSIF tm>=10 THEN th<="001";t

52、l<=tm-10;</p><p>　　ELSE th<="000";tl<=tm;</p><p><b>　　END IF;</b></p><p>　　END PROCESS;</p><p>　　process(th,tl)</p><p><

53、b>　　begin</b></p><p>　　case th is</p><p>　　when"000"=>led7s1<="0111111";</p><p>　　when"001"=>led7s1<="0000110";</p>

54、;<p>　　when"010"=>led7s1<="1011011";</p><p>　　when"011"=>led7s1<="1001111";</p><p>　　when"100"=>led7s1<="1100110&q

55、uot;;</p><p>　　when"101"=>led7s1<="1101101";</p><p>　　when others=>null;</p><p><b>　　end case;</b></p><p>　　case tl is </p&g

56、t;<p>　　when "0000000"=>led7s2<="0111111";</p><p>　　when"0000001"=>led7s2<="0000110";</p><p>　　when "0000010"=>led7s2<=

57、"1011011";</p><p>　　when"0000011"=>led7s2<="1001111";</p><p>　　when"0000100"=>led7s2<="1100110";</p><p>　　when "00

58、00101"=>led7s2<="1101101";</p><p>　　when "0000110"=>led7s2<="1111101";</p><p>　　when"0000111"=>led7s2<="0000111";</p&g

59、t;<p>　　when "0001000"=>led7s2<="1111111";</p><p>　　when "0001001"=>led7s2<="1101111";</p><p>　　when others=>null;</p><p&

60、gt;<b>　　end case;</b></p><p>　　end process;</p><p><b>　　end;</b></p><p><b>　　仿真波形圖： </b></p><p><b>　　引腳設(shè)置</b></p>

61、<p>　　程序?qū)嵤┻^程及原理解析</p><p>　　本程序首先通過秒脈沖發(fā)生電路將從信號發(fā)生器產(chǎn)生的CLK脈沖轉(zhuǎn)換為full信號，且full信號每秒鐘產(chǎn)生一個脈沖信號，再通過內(nèi)部計時電路產(chǎn)生tm，tl，th三個信號，其中tm位內(nèi)部計時器，tl，th分別為輸出到外部倒計時表的低高位，然后就是紅綠燈狀態(tài)轉(zhuǎn)換模塊，在程序的最開始設(shè)置一個二進制位矢響亮comb-out來控制紅綠燈的狀態(tài)，再通過要求的參數(shù)設(shè)

62、計來設(shè)置各燈的亮與滅，這樣紅綠燈的基本功能就實現(xiàn)了，最后再在程序后面添加一個時間顯示電路，來控制倒計時秒表，通過tl和th的參量即可設(shè)置好七段數(shù)碼管顯示電路</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　　心得感想：</b></p><p>　　這次EDA的程序設(shè)計由于放在學(xué)期的第二周，是一進學(xué)校就要著

63、手準(zhǔn)備得，但由于剛進學(xué)校各種事務(wù)導(dǎo)致對這次的課程設(shè)計的疏忽，是很不應(yīng)該的，一開始聽安排只要寫一段程序，便以為很簡單，沒有引起重視，看了題目之后便覺得有點慌神，因為上學(xué)期的EDA課程并沒有要求編寫理解這么面向應(yīng)用的程序，最多七段數(shù)碼管和計時器。便在網(wǎng)上找出了一段程序也沒有過于鉆研程序，在驗收的時候還算順利，老師只要求改幾個參數(shù)，于是便看了一遍程序，感覺也不是很難，但在今天寫課程設(shè)計報告的時候變仔細(xì)的看了幾遍程序，發(fā)現(xiàn)程序的結(jié)構(gòu)其實很簡單，

64、不是所謂的什么面向?qū)ο蟮某绦蚓帉懼皇菍⑽覀兤綍r練習(xí)和實驗的的程序模塊的一個小小結(jié)合便可以設(shè)計出一個不同功能不同內(nèi)容的電路的VHDL程序 ，在程序下載運行方面也與平時做的實驗大同小異，所以總結(jié)了一下自己，發(fā)現(xiàn)自己雖然在理論上沒有太大問題，但當(dāng)實踐的時候便遇到了問題，自己在看到一個課題是先是去找程序，再去理解程序。這樣的思路并不正確，應(yīng)該要自己先思考方法，在自己對照現(xiàn)有的資料自己去完成設(shè)計，所以自己的實踐能力還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)的不足，不管是在EDA課