FPGA实验报告-交通灯控制器设计

FPGA实验报告

--交通灯控制器设计

院系：电子与信息工程系

专业：通信工程

班级：

姓名：

学号：

指导教师：

一、实验任务 1、任务名称：交通灯控制器的设计

2、设计容与要求：

① 设计一个十字路口交通信号灯的定时控制电路。要求红、绿灯按一定的规律亮和灭，并在亮灯期间进行倒计时，并将运行时间用数码管/液晶显示出来。

② 绿灯亮时，为该车道允许通行信号，红灯亮时，为该车道禁止通行信号。要求主干道每次通行时间为99秒，支干道每次通行时间为30秒。每次变换运行车道前绿灯闪烁，持续时间为5秒。即车道要由主干道转换为支干道时，主干道在通行时间只剩下5秒钟时，绿灯闪烁显示，支干道仍为红灯，以便主干道上已过停车线的车继续通行，未过停车线的车停止通行。同理，当车道由支干道转换为主干道时，支干道绿灯闪烁显示5秒钟，主干道仍为红灯。

③ 对红、绿灯的运行时间要能比较方便的进行重新设置。 ④ 对器件进行在系统编程和实验验证。

⑤ 用VHDL 语言对设计进行描述，设计一个测试方案，通过ISE 对设计进行仿真验证。并能够下载到实验板上调试成功。

6 写出设计性实验报告，并打印各层次的源文件和仿真波形，然后作简要说明。

2、补充功能与要求：

1.在主干道和支干道添加左转向灯；

2.各灯亮的时间及最后闪烁时间可调节；

3.紧急路况时，主干道和支干道都为红灯。

二、实验环境

1、ISE 软件一套；

2、PC 机一台。

三、设计思路

1、根据题目要求，知道整个交通灯的运行过程是周期的，所以可以设计一个总的计数器，满周期则清零；

2、将灯闪烁时间、主干道绿灯亮的时间、主干道转向灯亮的时间、支干道绿灯亮的时

间、支干道转向灯亮的时间分别记为变量t0、t1、t2、t3、t4，通过调整它们，实现调节各灯亮的时间；

3、将所有需要显示的量由同一个信号表示并最终输出、显示在LCD上。

四、系统设计

a）系统框图

b）状态转换说明：主干道和支干道永远有且只有一个灯亮，紧急路况时两边红灯亮，其余时候有且只有一个红灯亮；主干道绿灯、主干道转向灯亮、支干道绿灯、支干道

转向灯依次亮，在最后t0S（默认为5S）闪烁。

c）输入输出及信号设计：

Port ( LCD_Clk : in STD_LOGIC;----50mhz时钟

reset : in STD_LOGIC:='0';--复位

sensor:in std_logic :='0';---特殊情况时，两边都是红灯

up:in std_logic :='0' ;---有效时调整时间时增大时间

down:in std_logic :='0';---有效时调整时间时减少时间

choose:in std_logic :='0';---选择调整哪一个时间

control:in std_logic :='0';---有效时可以暂停，调整时间

LCD_RS : out STD_LOGIC;

LCD_RW : out STD_LOGIC;

LCD_EN : out STD_LOGIC;

redax,greenax ,greenay:out std_logic;--主干道的红灯和两个绿灯，greenay为左转灯

redbx,greenbx ,greenby:out std_logic;--支干道的红灯和两个绿灯，greenby

为左转灯

data : out STD_LOGIC_VECTOR (3 downto 0)); --Lcd显示

type istate is(

write_instr,

write_dataup4,

write_datadown4,

set_addrup,

set_addrdown,

ret_homeup,

ret_homedown

);

signal state:istate;

signalt_clk,clk500:std_logic;---分别为1hz，500hz

signalt:integer range 0 to 15:=0;

signaltnumh,cntnuml:integer range 0 to 9;--输入到数码管的数字

signal countnum:integer ;---计数器

signal reda,greena,greena1,redb,greenb,greenb1:std_logic;--各交通灯对应的信? signal t:integer range 0 to 99;---要输入lcd中的数字

d）基本模块设计：

1）字符译码函数

function putc(data:character) return std_logic_vector is

---字符译码函数，将字符显示在lcd上

variable result:std_logic_vector(7 downto 0);

begin

case data is

when 'o'=> result:=conv_std_logic_vector(111,8);

when 'u'=> result:=conv_std_logic_vector(117,8);

when 'C'=> result:=conv_std_logic_vector(67,8);

when 'n'=> result:=conv_std_logic_vector(110,8);

when 't'=> result:=conv_std_logic_vector(116,8);

when 'e'=> result:=conv_std_logic_vector(101,8);

when 'r'=> result:=conv_std_logic_vector(114,8);

when ':'=> result:=conv_std_logic_vector(58,8);

when others => result:=conv_std_logic_vector(32,8);

end case;

return result;

end putc;

2）数字译码函数

function putn(num:in integer range 0 to 9) return std_logic_vector is

---数字译码函数，将数字显示在lcd上

variable fig:std_logic_vector(7 downto 0);

begin

case num is

when 0=> fig:="00110000";

when 1=> fig:="00110001";

when 2=> fig:="00110010";

when 3=> fig:="00110011";

when 4=> fig:="00110100";

when 5=> fig:="00110101";

when 6=> fig:="00110110";

when 7=> fig:="00110111";

when 8=> fig:="00111000";

when 9=> fig:="00111001";