数字系统课程设计-交通灯控制器实验报告
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交通灯控制器
——数字系统设计报告
姓名：
学号：
一．实验目的
1.基本掌握自顶向下的电子系统设计方法
2.学会使用PLD和硬件描述语言设计数字电路,掌握 Quartus
II等开发工具的使用方法
3.培养学生自主学习、正确分析和解决问题的能力
二．设计要求
我所选择的课题是用Verilog HDL实现交通灯控制器。该课题的具体内容及要求如下：
主干道与乡村公路十字交叉路口在现代化的农村星罗棋布，为确保车辆安全、迅速地通过，在交叉路口的每个入口处设置了红、绿、黄三色信号灯。红灯禁止通行；绿灯允许通行；黄灯亮则给行驶中的车辆有时间行驶到禁行线之外。主干道和乡村公路都安装了传感器，检测车辆通行情况，用于主干道的优先权控制。
（1）当乡村公路无车时，始终保持乡村公路红灯亮，主干道绿灯亮。
（2）当乡村公路有车时，而主干道通车时间已经超过它的最短通车时间时，禁止主干道通行，让乡村公路通行。主干道最短通车时间为25s 。
（3）当乡村公路和主干道都有车时，按主干道通车25s，乡村公路通车16s交替进行。
（4）不论主干道情况如何，乡村公路通车最长时间为16s。
（5）在每次由绿灯亮变成红灯亮的转换过程中间，要亮5s时
间的黄灯作为过渡。
（6）用开关代替传感器作为检测车辆是否到来的信号。用红、绿、黄三种颜色的发光二极管作交通灯。
（7）要求显示时间，倒计时。
（C表示乡村道路是否有车到来，1表示有，0表示无；SET用来控制系统的开始及停止；RST是复位信号，高电平有效，当RST=1时，恢复到初始设置；CLK是外加时钟信号；MR、MY、MG分别表示主干道的红灯、黄灯和绿灯；CR、CY、CG分别表示乡村道路的红灯、黄灯和绿灯，1表示亮，0表示灭）
系统流程图如下：（MGCR:主干道绿灯，乡村道路红灯；MYCR:主干道黄灯，乡村道路红灯；MRCG:主干道红灯，乡村道路绿灯；MRCY:主干道红灯，乡村道路黄灯；T0=1表示主干道最短通车时间到，T1=1表示5秒黄灯时间到，T2=1表示乡村道路最长通车时间到。）
三．设计方案
本交通灯控制系统设计利用Verilog HDL语言进行设计编程，利用Cyclone EP1C6Q240C8芯片和一些外围器件组成硬件电路,利用QUARTUS II软件将编写好的程序进行编译、仿真,并将调试完成的程序下载到Cyclone EP1C6Q240C8芯片上,观测电路板上的红绿信号灯以及数码管显示,看是否按设计要求正常工作.
四、设计流程
本系统采用自顶向下的设计，设计一个顶层文件和三个底层文件。各模块关系如下：
设计文件如下：
1.低层文件
（1）系统工作模块（traffic1）如下：
功能：该模块完成对输入信号CLK,rst,c的处理，实现交通灯控制的主要功能。
源程序：
module traffic1(CLK,rst,c,LAMPA,LAMPB,TAH,TAL,TBH,TBL);
output[3:0] TAH,TAL,TBH,TBL;//TAH,TAL分别表示主干道倒计时的高位和低位，TBH,TBL 表示乡村道路倒计时的高位和低位
output[2:0] LAMPA,LAMPB;//从高位到低位分别表示红，黄，绿
input CLK,rst,c;
reg[7:0] numa,numb,s1,s2;//numa,numb分别表示主干道和乡村道路的倒计时；s1用来表示主干道最短通车时间是否已到，到了s1=1；s2用来表示乡村道路最长通车时间是否已到，到了s2=1
reg[3:0] TAH,TAL,TBH,TBL;
reg[2:0] LAMPA,LAMPB;
always @(posedge CLK or posedge rst ) //该进程控制主道方向的四种灯
begin
if(rst)//重置
begin
LAMPA =1;LAMPB =4; //重置情况视乡村道路无车，主干道一直通行
numa = 8'b00100000;//主干道计时20秒
numb = 8'b00100101; //乡村道路计时25秒
end
else
begin
if(LAMPA==1) //主干道绿灯亮
begin
if(numa==1&&c==0&&s1) //主干道最短通车时间已到，但乡村道路没车
begin
numa=1;//倒计时停在1秒
LAMPA=1;//保持在主干道绿灯
end
else if(numa==1&&c==1&&s1)//主干道最短通车时间没到，并且乡村道路有车 begin //主干道变黄灯倒计时变成5秒
s1=0;
LAMPA =2;
numa = 8'b00000110;//为了配合时钟设置为6秒
end
else
begin
if(numa[3:0] == 0 && numa[7:4]) //逢十时 begin
numa[3:0] = 9;
numa[7:4] = numa[7:4] - 1;
end
else
if(numa[7:0] && numa[3:0])
begin
numa[3:0] = numa[3:0] - 1;
end
if (numa==0)
begin //主干道变黄灯倒计时变成5秒
LAMPA =2;
numa = 8'b00000110;//为了配合时钟设置为6秒
end
end
end
if(LAMPA==2) //假如主干道是黄灯
begin
if(numa[3:0] == 0 && numa[7:4]) //开始主干道黄灯的倒计时 begin