12使用VHDL语言设计交通灯控制器.

电路的倒计时秒数 在该模块中可设置东西路口河南北路口的信号灯维持秒数；

计时显示控制电路
将即倒数的秒数值转换成BCD码，利用七段显示器显示出来
红绿灯信号译码电路
负责控制路口红绿灯 利用开关切换手动与自动的模式

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1. 系统时序发生电路：CLK_gen

CLK_gen电路最主要的功能就是产生一些时序输出信 号，并将其用作后续几个电路的使用（enable）控制 与同步信号处理。
state6
0
1
1
others
00
0
110000

5. 红绿灯交通控制器顶层电路

红绿灯交通灯控制器顶层电路分为4个模块，它们是系 统时序发生电路clk_gen，红绿灯计数时间选择模块 traffic_mux，计时显示控制电路count_down，红绿 灯信号译码电路traffic_CON。 本节所要做的工作就 是将所有的子电路全部连接起来，进行时序验证。
30
5 20 5

3. 计时显示控制电路：count_down

该电路的核心部分是可置数的减法计数器电路和七段 译码输出显示电路。可置数的减法计数器电路是利用 if_then_else语句完成，两位七段译码输出显示电路则 利用case_when语句通过查表的方式构成。
Count_down仿真波形

要求设计一个交通灯控制器，假设此控制器安装 在由一条主干道和一条次干道汇合而成的十字路 口。

在自动控制模式时，主干道（东西）每次放行时间为 30s，次干道（南北）每次放行时间为20s，次干道黄 灯、主干道黄灯持续时间为5s。 要求交通灯控制器有复位功能，并要求所有交通灯的 状态变化在时钟脉冲上升沿处。
4. 红绿灯信号译码电路：traffic_CON
CLK
recount 1 light 010010
负责监控路口红绿灯之外 reset ena_1hz next_stage state状态 sign_stage state1 1 traffic_CON X X r0g1 00 提供切换手动模式与自动模式的开关。 仿真波形
顶层原理图

控制器输入信号有以下几种。

①CLK：由外界信号发生器提供1Hz的时钟脉冲信号。 ②RE：系统内部自复位信号。 ③K1：手动、自动切换钮（1：自动，0：手动）。 ④K2：红绿灯状态切换键（每按一次就切换一个状态）（使用在手动模 式下）。
①NEXT_S：当计数器计时完毕时，产生一个脉冲信号，作为转态触发 信号。 ②R[1..0]：负责显示红灯的亮灭（共2位，4种状态）。 ③G[1..0]：负责显示绿灯的亮灭（共2位，4种状态）。 ④Y[1..0]：负责显示黄灯的亮灭（共2位，4种状态）。 ⑤S[15..0]：负责将十位的计数数值转换成BCD码，并利用七段数码管显 示。 ⑥S[7..0]：负责将个位的计数数值转换成BCD码，并利用七段数码管显 示。
state2 state3 state4 state5
0 1 1 r0g1->roy1 01 1 011000 设南北路口红黄绿 3色灯为 r0、y0、g0，东西路口的红黄
1、y1、g1 0 ，自动操作模式和手动操作模式信 r0g1 00 0 010010 绿30 色灯为r1 0 1 1 2所示。 r0y1->g0r1 10 1 100001 号灯显示的真值表如表 0 1 0 r0y1 01 0 011000 表中定义了一些进程间的内部传递信号，以整合所有功能。 0 1信号（设定红绿灯电路的状态，在该程序里定义 1 g0r1->y0r1 11 1 100100 包括： state 8种状态）、 0 1 st_transfer 0 （在手动模式下判断是否转态的控制 g0r1 10 0 100001 信号）、 light[5:0] （在自动模式下该信号为是否转态的控制 0 1 1 y0r1->r0g1 00 1 010010 信号，其位数从高到低分别表示red1、red0、yellow1、 0 1 0 y0r1 11 0 100100 yellow0、green1、green0）。

2. 红绿灯计数时间选择模块：traffic_mux


负责输出显示器需要的值（即倒数的秒数），作为计 时显示控制电路的计数秒数。 traffic_mux仿真波形 该电路的核心部分就是数据选择电路，利用选择语句 case_when（单输入，多输出）实现4选1，其选择输 入信号sign_state是红绿灯信号译码电路产生的4种状 态信号，状态转换输出如下表所示。
时间(s)
状态sign_state 东西路口 南北路口 东西路口为通行状态，此时东西 00（状态0） 南北路口红灯亮 路口绿灯亮 东西路口为过渡状态，此时东西 01（状态1） 南北路口红灯亮 路口黄灯亮 南北路口为通行状态，此时南北路 10（状态2） 东西路口红灯亮 口绿灯亮 南北路口为过渡状态，此时南北路 11（状态3） 东西路口红灯亮 口黄灯亮
项目培训教程

培训目标：

1.通过具体项目，掌握可编程逻辑器件的概念与应用 2.掌握VHDL语言编程基本语法，有一定的编程能力

知识能力要求： 1.组合逻辑电路和时序逻辑电路的基本原理 2.C语言基础 3.初步掌握Quartus II软件，熟练应用原理图输 入以及波形仿真等功能



选用自顶向下的设计方法，整个系统可分为4个模块：

系统时序发生电路
提供为红绿灯信号译码电路提供的频率39kHz的扫描信号 提供为定时控制电路提供的使能（enable）控制信号 提供红绿灯信号译码电路提供的占空比为50%的秒闪烁信号；

红绿灯计数时间选择模块
负责输出显示器需要的值（即倒数的秒数值），作为定时控制

该电路的核心部分就是分频电路，通过对外接信号发 生器提供1Hz的时钟信号进行1000分频，得到一个周 期1s的输出使能信号ena_1Hz（占空比1：1000）和 flash_Hz（占空比1：1）；1024分频后得到红绿灯信 号译码电路所需要的频率为39kHz的显示使能信号 ena_scan。 系统时序发生电路CLK_gen的仿真输出波形