毕业论文（设计）基于verilog HDL数字系统设计--交通灯说明书.docVIP

交通灯控制器 -------数 字 系 统 设 计 文 档 姓名： 学号： 一．课题简介： 我在本课程中所选择的课题是用 Verilog HDL 实现的交通灯控制器。该交通灯控制器处在一个城乡结合处的十字路口，这个十字路口分为主干道和乡村公路，由于主干道的车流量远大于乡村公路的车流量，所以这个交通灯控制器不同于常见的交通灯控制器。 这个交通控制器的功能有如下几点： 1.当乡村公路无车时，始终保持乡村公路红灯亮，主干道绿灯亮。 2.当乡村公路有车时，而主干道通车时间已经超过它的最短通车时间时，禁止主干道通行，让乡村公路通行。主干道最短通车时间为25s 。 3.当乡村公路和主干道都有车时，按主干道通车25s，乡村公路通车16s交替进行。 4.不论主干道情况如何，乡村公路通车最长时间为16s。 5.在每次由绿灯亮变成红灯亮的转换过程中间，要亮5s时间的黄灯作为过渡。 6.用开关代替传感器作为检测车辆是否到来的信号。用红、绿、黄三种颜色的发光二极管作交通灯。要求显示时间，倒计时。 二．控制框图和设计流程图： 1.这个交通灯控制器由三个主要部分组成---核心控制器以及、译码器、分频器。 2.流程图的内容同上面交通灯的功能，这里不再多做解释。 三．各部分组件的具体实现和分析： 1.核心控制器实现基本功能： （1）它的输入端有4个输入信号—C、RST、ST、CLK。 C信号是一个检测信号，检测乡村公路是否有车，C=0示无车，这种情况下乡村公路一直亮红灯，主干道一直亮红灯，并且两个计数器都同步30秒重复计数，直到C=1即乡村公路有车是才跳变到其他情况。 RST信号是复位信号，当RST=0时，这个交通灯控制器才能正常工作。当RST=1时，所有计数器都立刻赋初值，并且乡村公路和主干道都亮红灯，表示交通灯控制器出了故障，为防止意外发生，禁止通行。 ST信号表示使能信号，当ST=1时，交通灯控制器才能正常工作。ST=0时，所有计数器都停止计数，并且乡村公路和主干道都亮红灯，表示交通灯控制器出了故障，为防止意外发生，禁止通行。 CLK信号是时钟信号，通过分频器产生合适的时钟信号驱动计数器实现实时计数。 （2）它还有22个输出端，MR、MY、MG、CR、CY、CG分别表示主干道的红灯、黄灯、绿灯，乡村公路的红灯、黄灯、绿灯。在我的代码中这6组字母用于储存相应的亮灯时间，而用LAMPR和LAMPC表示实际的灯，LAMPR2、LAMPR1、LAMPR0分别表示主干道的红灯、绿灯、黄灯；LAMPC2、LAMPC1、LAMPC0分别表示乡村公路的红灯、绿灯、黄灯。还有COUNTR【7:0】、COUNTC【7:0】16个计数的输出端，通过译码器译码实现驱动7段数码管计数功能。 （3）下图是核心控制器的编译成功截图：从图中可以看出文件名为: 下面的几张图为核心控制器的功能仿真图，分为不同情况下的仿真。 上图中，可以看出C=1表示乡村公路没有车，RST=0并且ST=1说明交通灯控制器正常工作。由COUNTC和COUNTR中的两行计数可以看出，当计数从30减到01后又从30开始递减计数。LAMPC=4表示乡村公路亮红灯，LAMPR=2表示主干道亮绿灯。当乡村公路没有车时，乡村公路一直亮红灯，主干道一直亮绿灯，并且同步计数（每30秒重复），符合要求。 从上图可以看出RST=0并且ST=1说明交通灯控制器正常工作。C在15秒时发生了跳变，表示乡村公路由没车的状态变为了有车，在这15秒里，LAMPC=4，LAMPR=2表示乡村公路依然亮红灯，主干道依然亮绿灯，待本次计数到01后，由图可以看出，乡村公路的计数器从30开始计时，而主干道的计数器从25开始计数，表示乡村公路还要继续亮30秒的红灯，而主干道还要继续亮25秒的绿灯。这正是我的代码的最大的缺陷，会让司机多等一段时间（这里是15秒，但可能是0—30秒内的任一一个时间段，假如司机在第25秒的时候来到路口，那么他就得多等25秒）。由于我的代码计数模块的特殊性（计数模块有四个，计数过程被复杂化），所以这个缺陷我一直没法修改。 从上图可以看出，RST=0并且ST=1说明交通灯控制器正常工作。最开始，LAMPC=2表示乡村公路亮绿灯，LAMPR=4表示主干道亮红灯，在乡村公路计数器COUNTC=5、主干道计数器COUNTR=10时，检测信号C由1跳变到0，表示乡村公路由有车变为了无车。所以等乡村公路亮完绿灯经过黄灯缓冲后，由于乡村公路此时没有车，两个计数器都从30开始同步计数，并且LAMPC=4,LAMPR=2表示乡村公路一直亮红灯，主干道一直亮绿灯。 从上图可以看出，在计数到20时，ST跳变为0，使得交通灯控制器瘫痪，计数器停