eda课程设计 ：交通灯控制系统

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1、摘要和关键词摘要：交通灯控制系统通常要实现自动控制和手动控制其红绿灯的变化，基于FPGA设计的交通灯控制系统电路简单、可靠性好。本系统可控制2个路口的红、黄、绿三盏灯，让其按特定的规律进行变化。利用Quartus

2、Ⅱ对设计结果进行仿真，发现系统工作性能良好。据此设计而成的赢家年路，也实现了控制的要求。关键词：交通灯FPGAQuartusⅡ自动控制人工控制设计任务要求控制器部分的状态转移图和流程图；交通灯控制器：用于十字路口的交通灯控制器。实验要求：1.东西方向各有一组红，黄，绿灯用于指挥交通，红黄绿的持续时间分别为25s，5s，20s。2.当有紧急情况时，两个方向均为红灯亮，计时停止，

3、当特殊情况结束后，控制器恢复原来状态，正常工作。3.两组数码管，以倒计时方式显示两个方向允许通行或禁止通行的时间。设计思路1.总体设计：由设计任务可知，输入部分有：（1）CLK时钟频率输入，可由实验板上直接提供，为准确确定时间长度，选择High挡的1MHz高平信号。（2）紧急状态按KEY键，当按一下键时，表示紧急情况发生，两个方向均为红灯亮，计时停止并不断闪烁，蜂鸣器蜂鸣；当再次按下键时，信号灯和计时器恢复原来状态，正常工作。输出部分有：（1）东西方向和南北方向各使用4个LED显示，红黄绿各代表红黄绿灯，绿灯和另一个红灯同时亮时为左转时间。（2）东西方向和南北方向计时均为2位数，共需要

4、4个LED七段数码管显示。由于为共阴极控制，输出一个catn信号控制选择数码管显示，num—out信号输出显示的内容。（3）增加一个voice输出，控制紧急状态下的蜂鸣器。总体设计图，如下1.分块设计：（1）在VHDL设计中，采用自顶向下的设计思路。顶层模块中，根据硬件设计，设置如下端口：外部时钟信号：Clk紧急状态按键：Key东西方向状态灯：r1，y1，g1，t1南北方向状态灯：r2，y2，g2，t2蜂鸣控制器：voice数码管显示信号：num—out数码管共阴极控制：catn（2）在底层中，把不同功能分模块设计。Emergency模块：紧急情况控制信号是采用按键的输入方式，当按下时

5、，由Emergency模块接收按键信息并输出信号给其他模块。输入端口：BTN_in接受按键信息输出端口：BTN_out输出紧急信号Debounce模块，由于紧急控制采用BTN按键，其产生时刻和持续的长短是随机不定的，且存在因弹簧开关片反弹引起的电平抖动现象，因此必须安排一个消抖和同步化电路模块，以保证系统能捕捉到输入脉冲。输入端口：key按键信息，clk时钟信号输出端口：key_out消抖后信号Frequency1模块：由于外部时钟信号clk的时钟频率为1MHz，而实际需要的内部计时时钟频率为1Hz，需要一个分频电路。输入端口：clk外部时钟信号输出端口：clk_out分频后信号Sta

6、tusSelect模块，由于供需要显示4个数字，需要循环点亮7位数码管，该模块通过输入的时钟信号，循环输入4个选择信号。当紧急状态信号到来，改变显示状态，通过技术部分，实现闪烁，并输出蜂鸣信号。输入端口：clk时钟信号，show紧急显示输出端口：sel选择信号，voice蜂鸣信号TimeSelect模块，接收状态选择信号以及交通等剩余时间信号，根据状态选择信号，选择剩余时间的位数输出给译码模块，并选择共阴极控制显示位置。输入接口：sel状态选择信号，timeh1timel1timeh2timel2剩余时间输出接口：catn共阴极控制，time_out数字输出Display模块，接受数字

7、信号，进行7位数码管显示译码输出。输入接口：num_in输入信号输出接口：num_out译码输出信号灯控制模块，东西方向ControlA,南北方向ContrliB。自定义一个Type类型，包括green,yellow,red,turn状态，接收到分频后的信号，通过case语句，进行状态选择，在每个状态下分别计时，当计时结束后，选择下一个状态，循环显示，当紧急状态下，停止循环，计数停止。输入接口：clk时钟信号，show紧急状态控制输出接口：timehtimel计时数字输出，rgyt信号灯输出总体流程图：总体结构框图：分块电路和总体电路的设计（含关键源程序或电路图）：所实现的功能说明实现

8、功能：南北和东西方向给油一组绿，转弯，红，黄灯，各自的持续时间分别为10s,10s,25s,5s；当有特殊情况时，两个方向均为红灯，计时暂停，闪烁并伴有蜂鸣声。当特殊情况结束后，控制器恢复原来状态，继续正常工作。用两组数码管，以倒计时方式显示两个方向允许通行的剩余时间。当绿灯和另一红灯同时亮时，允许左拐。编译结果：仿真波形：波形仿真时，为方便观察，将分频器改为10分频。通过观察，r1,y1,g1,t1,r2,y2,g2,t2课看出为循环显示，一