交通灯控制器的设计与实现
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实验三交通灯控制器的设计与实现
一、实验目的
1）了解交通灯管理的基本工作原理。
2）熟悉计数器/定时器的工作方式及应用编程。
3）掌握多位LED显示的方法。
二、实验内容
设计一个用于十字路口的交通灯控制器。
基本要求：
东西和南北方向各有一组红、黄、绿灯用于指挥交通，红、黄、绿的持续时间分别为25s，5s，20s。当有紧急情况（如消防车）时，两个方向均为红灯亮，计时停止，当特殊情况结束后，控制器恢复原来状态，正常工作。一组数码管，以倒计时方式显示两个方向允许通行或禁止通行的时间。
三、实验学时：6学时
四、实验步骤
1. 根据实验要求作预习报告。
2. 根据实验需求，进行程序的设计。
3. 根据以前设计的经验，反复调试程序。
4. 调试通过，下载到FPGA开发板上进行实践调试。
5. 完成整个过程，写实验报告。
附：有关管脚配置参看前6次实验的实验指导书
五、实验要求：
实验报告应包含实验目的、实验原理，分析与设计思路，实验程序，对应变量的管脚配置表，实验结果，实验总结。其中具体要求为：
1）程序实现模块化设计，写出设计思路，认真标注代码注释；
2）达到正确地运行结果；
3）实验中出现的问题进行详细总结。
六．实验原理
八段数码显示管的原理，Verilog 程序设计原理，实际情况中交通灯的原理。
七．分析与设计思路
题目要求是东西和南北方向各有一组红、黄、绿灯用于指挥交通，红、黄、绿的持续时间分别为25s，5s，20s。当有紧急情况（如消防车）时，两个方向均为红灯亮，计时停止，当特殊情况结束后，控制器恢复原来状态，正常工作。一组数码管，以倒计时方式显示两个方向允许通行或禁止通行的时间。
根据要求，我们可以有这样的思路：
1. 首先，紧急情况时候，必须两个走向的道路都是红灯。
2. 其次，正常情况下，两个走向的道路必须有一个且只有一个是亮红灯的。
3. 再者，正常情况下，若一条道路亮红灯时，另一条道路必须是绿灯，或者
是黄灯。
除此之外，关于八段数码显示管的显示，我们先采用片选信号选出，然后对这个已选出的数码管进行段选来让它显示指定的数字。
综上所述，同时考虑到时间问题。可以表述如下：
紧急情况时，我们按下路灯控制按钮，让两条道路的红灯同时点亮。
正常情况时，东西走向的道路的红灯亮的同时从25s倒计时，与此同时，南北走向的道路的黄灯亮同时从5s倒计时。当红灯倒计时至20s时，南北走向的道路的黄灯灭绿灯开始从20s倒计时。当两条道路的灯同时到
达0时，两灯同时灭并点亮南北走向道路的红灯从25s倒计时，与此同
时，点亮东西走向的黄灯并从5s开始倒计时，当南北走向的道路的红灯
倒计时至0s时，东西走向的黄灯灭绿灯亮，同时从20s开始倒计时。如此往复循环，就是一个十字路口的交通灯的原理。
八．实验程序
module jiaotongdeng(clk,ji,R,D,L,cs);
input clk,ji;
output R,L,D,cs;
reg tick;
reg [1:0]n;
reg [50:0]i;
reg [10:0]j;
reg[2:0]R;
reg[2:0]L;
reg[7:0]D;
reg[6:0]a;
reg[6:0]cs;
reg[2:0]as;
reg[4:0]ag;
reg[2:0]bs;
reg[4:0]bg;
reg [10:0]m;
always @(posedge clk) //在clk频率下运行begin
if(ji)
begin tick<=tick;end
else
begin
i<=i+1;
if(i==9999999) //对clk信号分频
begin
tick<=~tick;
i<=0;
end
end
end
always@(posedge tick) //在所分频率下运行
begin //当红绿黄灯循环交替一次所用时间为50s，设置变量a控制循环；
if(a==0)
a<=50 ;
else
a<=a-1;
end
always@(posedge clk) //在clk频率下运行；
begin //L表示B方向的红绿黄灯，用D1、2、3信号灯输出表示；R表示A方向的绿黄红灯，用D6、7、8信号灯输出表示；
if (ji) //选用R23开关给出紧急信号，
begin L<=3'b100;R<=3'b100; end // 当波动R23按钮时，A.B方向都亮起红灯；else //在非紧急情况下
begin
if (a<=20) //在前20s的时间里
begin L<=3'b001;R<=3'b100; end //A方向亮绿灯，B方向亮红灯；
else if (a<=25&&a>20) //在21s-25s的时间里，
begin L<=3'b010;R<=3'b100; end // A方向亮黄灯，B方向亮红灯；
else if (a>25&&a<45) //在26s-45s的时间里
begin L<=3'b100;R<=3'b001; end // A方向亮红灯，B方向亮绿灯
else if (a<=50&&a>45) //在46s-50s的时间里
begin L<=3'b100;R<=3'b010; end // A方向亮红灯，B方向亮黄灯
end
end