基于VHDL的交通控制灯设计

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1、福建农林大学计算机与信息学院信息工程类实验报告课程名称VHDL数字系统设计姓名：系：电子信息工程专业：电子信息工程年级：2008级学号：指导教师：职称：2011年6月18日实验项目列表序号实验项目名称成绩指导教师1基于VHDL的交通控制灯设计蔡剑卿福建农林大学计算机与信息学院信息工程类实验报告实验基于VHDL的交通控制灯设计1．实验目的和要求模拟十字路口交通信号灯的工作过程，利用实验板上的两组红、黄、绿LED作为交通信号灯，设计一个交通信号灯控制器。基本要求：（a）信号灯分别由红、黄、绿三种颜色组成，运行时，绿灯亮

2、40秒钟，然后闪5秒，绿灯灭，黄灯亮2秒，黄灯灭，红灯亮，同时另一方向的绿灯亮，红灯亮的时间为47秒。扩展要求：(b)增加显示功能，即每个灯亮时显示相应的秒数并倒计时。(c)增加左转功能，即信号灯由红灯、黄灯和两个绿灯组成，左转时间为15秒，红灯亮的时间调整为62秒。2．实验原理或方案1.总体方案的设计：交通灯控制电路主要由以下几部分构成，如图2.1所示，有电源电路，脉冲电路，分频电路，倒计时电路，(交通灯)状态控制电路，灯显示电路。倒计时电路显示器控制电路分频电路脉冲电路状态控制电路路灯显示电路电源供电图2.1交

3、通灯控制电路功能模块框图在某一十字路口交叉地带，可设置东西走向的道路为主道，南北走向的道路为次道，主次车道的交通灯需按交通法则交替运行。2.总体设计电路图交通控制灯系统总体电路图3．主要仪器设备1、装有Altera公司Max+plusⅡ仿真软件的计算机一台。2、选择FPGA器件：Cyclone中的EP1C12Q240C8。3、EDA-VI实验箱一台。4、实现数据下载的数据线，导线。5、开关以及LED灯。6、四位八段数码显示管。4．操作方法与实验步骤Max+plusⅡ开发工具是美国Altera公司自行设计的一种软件工

4、具，其使用方法如下：（1）建立和编写一个VHDL语言的工程文件首先启动Max+plusⅡ系统，启动后系统进入主菜单画面。（a）打开文本编辑器；用鼠标点击File/New选项，接着屏幕会出现New的对话框。在对话框内有4种编辑方式：图形编辑、符号编辑、文本编辑和波形编辑。VHDL文件属于文本，那么应该选择文本编辑方式，点击OK按钮，屏幕上将出现一个无名的编辑窗口，则系统进入文本编辑状态。（b）在编辑窗口中进行编辑输入，输入相应的描述语句。（c）存盘。（a我们编辑的VHDL文件扩展名为vhd；b保存的文件名必须和所定义

5、的实体名相同。c文件存盘的目录不应是根目录或桌面，建议存放在Max2work或Maxplus2目录，或其子目录。）（2）VHDL程序的编译（a）若文件没有打开，需首先打开要编译的VHDL文件；（b）将目前的文件设置成工程文件；点击File/Project/SetProjecttoCurrentFile。（c）打开编译器；点击主菜单MAX+plusⅡ/Compiler选项。（d）编译开始前还应确定源程序的版本。点击主菜单中的Interfaces/VHDLNetlistReaderSettings…选项，就可在屏幕上显

6、示VHDLNetlistReaderSettings（网表阅读器设置）对话框，有VHDL1987或VHDL1993版本可供我们选择。（e）开始编译；点击编译对话框中的Start按钮，编译即开始。在编译过程中如果编译器发现源程序语法有错就会自动弹出错误信息窗进行提示。这时需回到文本编辑器，修改VHDL程序中的错误，然后再继续编译直到全部正确为止。（3）VHDL程序的功能仿真仿真是为了验证我们所编写的VHDL程序的功能是否正确。<1>首先生成仿真波形文件（a）打开波形编辑器；点击主菜单的MAX+plusⅡ/Wavefo

7、rmEditor选项，就可在屏幕上显示波形编辑器窗口。（b）确定仿真持续时间（File/EndTime）。（c）选进输入输出端口名；（d）编辑输入信号波形；通过波形编辑器左侧的信号设置工具栏可以进行输入信号的波形编辑。对于输出信号波形，其最终值由仿真结果确定，我们可以把它设置为缺省值，例如设置为不定值或高阻值。（d）信号波形编辑完成后，需存盘为仿真使用，文件名采取默认方式即可。<2>打开仿真器；点击主菜单MAX+plusⅡSimulator项，此时弹出Simulator对话框。点击对话框的Start按钮，仿真即开

8、始。在仿真结束后打开仿真波形文件（点击右下角的OpenSCF按钮）即可以显示仿真结果。（4）芯片的时序分析仿真结果从波形上来看，很难给出定量的信号延迟关系，这一点时序分析却能直观地用表来进行显示。（a）选择要下载的器件型号；（b）需要再编译一次。（c）打开时序仿真器；点击TimingAnalyzer选项，即可显示TimingAnalyzer对话框。在对话框弹