vhdl交通灯的设计

Question

如题所述

Answer 1

一 实验目的
1． 了解交通灯的亮灭规律。
2． 了解交通灯控制器的工作原理。
3． 熟悉VHDL语言编程，了解实际设计中的优化方案。
二 硬件需求
1．EDA/SOPC实验箱一台。
三 实验原理
交通灯的显示有很多方式，如十字路口、丁字路口等，而对于同一个路口又有很多不同的显示要求，比如十字路口，车子如果只要东西和南北方向通行就很简单，而如果车子可以左右转弯的通行就比较复杂，本实验仅针对最简单的南北和东西直行的情况。
要完成本实验，首先必须了解交通路灯的亮灭规律。本实验需要用到实验箱上交通灯模块中的发光二极管，即红、黄、绿各三个。依人们的交通常规，“红灯停，绿灯行，黄灯提醒”。其交通灯的亮灭规律为：初始态是两个路口的红灯全亮，之后东西路口的绿灯亮，南北路口的红灯亮，东西方向通车，延时一段时间后，东西路口绿灯灭，黄灯开始闪烁。闪烁若干次后，东西路口红灯亮，而同时南北路口的绿灯亮，南北方向开始通车，延时一段时间后，南北路口的绿灯灭，黄灯开始闪烁。闪烁若干次后，再切换到东西路口方向，重复上述过程。
在实验中使用8个七段码管中的任意两个数码管显示时间。东西路和南北路的通车时间均设定为20s。数码管的时间总是显示为19、18、17……2、1、0、19、18……。在显示时间小于3秒的时候，通车方向的黄灯闪烁。
四 实验内容
本实验要完成任务就是设计一个简单的交通灯控制器，交通灯显示用实验箱的交通灯模块和七段码管中的任意两个来显示。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3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。
五 实验步骤
完成交通灯控制器的实验步骤如下：
1．首先打开Quartus II软件，新建一个工程，并新建一个VHDL File。
2．按照自己的想法，编写VHDL程序.
3．对自己编写的VHDL程序进行编译并仿真。
4．仿真无误后，根据附录一的引脚对照表，对实验中用到时钟、七段码显示及交通灯模块的LED对应的FPGA引脚进行管脚绑定，然后再重新编译一次。
5．用下载电缆通过JTAG接口将对应的sof文件下载到FPGA中。
6．观察交通灯控制器的工作是否满足实验要求。
注意:此实验需管脚复用
-----------------------------------------------------------------------------------
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_arith.all;
use ieee.std_logic_unsigned.all;
--------------------------------------------------------------------
entity exp18 is
port( Clk : in std_logic; --时钟输入
Rst : in std_logic; --复位输入
R1,R2 : out std_logic; --红灯输出
Y1,Y2 : out std_logic; --黄灯输出
G1,G2 : out std_logic; --绿灯输出
Display : out std_logic_vector(7 downto 0); --七段码管显示输出
SEG_SEL : buffer std_logic_vector(2 downto 0) --七段码管扫描驱动
);
end exp18;
--------------------------------------------------------------------
architecture behave of exp18 is
signal Disp_Temp : integer range 0 to 15;
signal Disp_Decode : std_logic_vector(7 downto 0);
signal SEC1,SEC10 : integer range 0 to 9;
signal Direction : integer range 0 to 15;

signal Clk_Count1 : std_logic_vector(9 downto 0); --产生0.5Hz时钟的分频计数器
signal Clk1Hz : std_logic;
signal Dir_Flag : std_logic; --方向标志

begin
process(Clk)
begin
if(Clk'event and Clk='1') then
if(Clk_Count1<1000) then
Clk_Count1<=Clk_Count1+1;
else
Clk_Count1<="0000000001";
end if;
end if;
end process;
Clk1Hz<=Clk_Count1(9);
process(Clk1Hz,Rst)
begin
if(Rst='0') then
SEC1<=0;
SEC10<=2;
Dir_Flag<='0';
elsif(Clk1Hz'event and Clk1Hz='1') then
if(SEC1=0) then
SEC1<=9;
if(SEC10=0) then
SEC10<=1;
else
SEC10<=SEC10-1;
end if;
else
SEC1<=SEC1-1;
end if;
if(SEC1=0 and SEC10=0) then
Dir_Flag<=not Dir_Flag;
end if;
end if;
end process;

process(Clk1Hz,Rst)
begin
if(Rst='0') then
R1<='1';
G1<='0';
R2<='1';
G2<='0';
else --正常运行
if(SEC10>0 or SEC1>3) then
if(Dir_Flag='0') then --横向通行
R1<='0';
G1<='1';
R2<='1';
G2<='0';
else
R1<='1';
G1<='0';
R2<='0';
G2<='1';
end if;
else
if(Dir_Flag='0') then --横向通行
R1<='0';
G1<='0';
R2<='1';
G2<='0';
else
R1<='1';
G1<='0';
R2<='0';
G2<='0';
end if;
end if;
end if;
end process;

process(Clk1Hz)
begin
if(SEC10>0 or SEC1>3) then
Y1<='0';
Y2<='0';
elsif(Dir_Flag='0') then
Y1<=Clk1Hz;
Y2<='0';
else
Y1<='0';
Y2<=Clk1Hz;
end if;
end process;

process(Dir_Flag)
begin
if(Dir_Flag='0') then --横向
Direction<=10;
else --纵向
Direction<=11;
end if;
end process;

process(SEG_SEL)
begin
case (SEG_SEL+1) is
when "000"=>Disp_Temp<=Direction;
when "001"=>Disp_Temp<=Direction;
when "010"=>Disp_Temp<=SEC10;
when "011"=>Disp_Temp<=SEC1;
when "100"=>Disp_Temp<=Direction;
when "101"=>Disp_Temp<=Direction;
when "110"=>Disp_Temp<=SEC10;
when "111"=>Disp_Temp<=SEC1;
end case;
end process;

process(Clk)
begin
if(Clk'event and Clk='1') then --扫描累加
SEG_SEL<=SEG_SEL+1;
Display<=Disp_Decode;
end if;
end process;
process(Disp_Temp) --显示转换
begin
case Disp_Temp is
when 0=>Disp_Decode<="00111111"; --'0'
when 1=>Disp_Decode<="00000110"; --'1'
when 2=>Disp_Decode<="01011011"; --'2'
when 3=>Disp_Decode<="01001111"; --'3'
when 4=>Disp_Decode<="01100110"; --'4'
when 5=>Disp_Decode<="01101101"; --'5'
when 6=>Disp_Decode<="01111101"; --'6'
when 7=>Disp_Decode<="00000111"; --'7'
when 8=>Disp_Decode<="01111111"; --'8'
when 9=>Disp_Decode<="01101111"; --'9'
when 10=>Disp_Decode<="01001000"; --'='
when 11=>Disp_Decode<="00010100"; --'||'
when others=>Disp_Decode<="00000000"; --全灭
end case;
end process;

end behave;

Answer 2

设计任务：模拟十字路口交通信号灯的工作过程，利用实验板上的两组红、黄、绿LED作为交通信号灯，设计一个交通信号灯控制器。要求：（1） 交通灯从绿变红