交通灯控制电路设计和仿真
一、实验目的1、了解交通灯的燃灭规律。2、了解交通灯控制器的工作原理。3、熟悉VHDL语言编程,了解实际设计中的优化方案。二、实验原理交通灯的显示有很多方式,如十字路口、丁字路口等,而对于同一个路口又有很多不同的显示要求,比如十字路口,车辆如果只要东西和南北方向通行就很简单,而如果车子可以左右转弯的通行就比较复杂,本实验仅针对最简单的南北和东西直行的情况。要完成本实验,首先必须了解交通路灯的燃灭规律。本实验需要用到实验箱上交通灯模块中的发光二极管,即红、黄、绿各三个。依人们的交通常规,“红灯停,绿灯行,黄灯提醒”。其交通的燃灭规律为:初始态是两个路口的红灯全亮,之后,东西路口的绿灯亮,南北路口的红灯亮,东西方向通车,延时一段时间后,东西路口绿灯灭,黄灯开始闪烁。闪烁若干次后,东西路口红灯亮,而同时南北路口的绿灯亮,南北方向开始通车,延时一段时间后,南北路口的绿灯灭,黄灯开始闪烁。闪烁若干次后,再切换到东西路口方向,重复上述过程。
在实验中使用8个七段码管中的任意两个数码管显示时间。东西路和南北路的通车时间均设定为20s。数码管的时间总是显示为19、18、17……2、1、0、19、18……。在显示时间小于3秒的时候,通车方向的黄灯闪烁。三、实验内容
本实验要完成任务就是设计一个简单的交通灯控制器,交通灯显示用实验箱的交通灯模块和七段码管中的任意两个来显示。系统时钟选择时钟模块的1KHz时钟,黄灯闪烁时钟要求为2Hz,七段码管的时间显示为1Hz脉冲,即每1s中递减一次,在显示时间小于3秒的时候,通车方向的黄灯以2Hz的频率闪烁。系统中用S1按键进行复位。
实验箱中用到的数字时钟模块、按键开关、数码管和FPGA的接口电路,以及数字时钟源、按键开关、数码管和FPGA的管脚连接在以前的实验中都做了详细说明,这里不在赘述。交通灯模块原理和LED灯模块的电路原理一致,当有高电平输入时LED灯就会被点亮,反之不亮。只是LED发出的光有颜色之分。其和FPGA的管脚连接如下表191所示:
四、实验步骤1、打开QUARTUSII软件,新建一个工程。2、建完工程之后,再新建一个VHDLFile,打开VHDL编辑器对话框。
f3、按照实验原理和自己的想法,在VHDL编辑窗口编写VHDL程序,用户可参照光盘中提供的示例程序。4、编写完VHDL程序后,保存起来。(1)jtdkzvhdlibraryieeeuseieeestd_logic_1164alle
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