简易交通灯控制器设计.docVIP

实验四 简易交通灯控制器设计 一、实验目的 了解状态机的典型结构及编写方法。 二、实验要求 使用状态机设计一个交通灯控制器，该控制器用于控制十字路口的信号灯和倒计时显示器。在东西和南北两个方向上均有一组红、黄、绿灯和倒计时显示器，假设各灯交替点亮的时间为：红灯45秒，绿灯40秒，黄灯5秒，同时用数码管指示当前状态的剩余时间。另外设置一个禁止通行控制输入信号端，当该信号为低电平时，两个方向都禁止通行，红灯点亮，计时器不显示时间。完成设计输入、编译、仿真、硬件测试等过程。 三、实验原理与方案 根据实验要求，两个方向灯的点亮状态共有红绿、红黄、绿红、黄红四种组合，如下表： 状态 东西方向 南北方向 点亮时间（秒） 红 黄 绿 绿 黄 红 S1 1 0 0 1 0 0 40 S2 1 0 0 0 1 0 5 S3 0 0 1 0 0 1 40 S4 0 1 0 0 0 1 5 S0 1 0 0 0 0 1 从表中可以看出，交通灯的有效状态共有4种，某一状态的定时时间到，则转向下一个状态。在采用状态机设计时可以考虑定义一个状态设置，取值范围为S1、S2、S3、S4，另外对应禁止通行的特殊状态还可以设置一个状态S0。为了实现各状态的定时，设置两个计数器EW、SN，分别用于对东西、南北方向的各状态定时。 四、实验内容、步骤与结果 1、项目设计： 1）启动QuartusII，完成项目设置，顶层文件名JTD 2）打开VHDL编辑器将输入程序代码，保存 程序：LIBRARY IEEE; USE IEEE. STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; ENTITY JTD IS PORT(CLK,S2,S1:IN STD_LOGIC; A_GREEN,A_YELLOW,A_RED:OUT STD_LOGIC; B_GREEN,B_YELLOW,B_RED:OUT STD_LOGIC); END ENTITY JTD; ARCHITECTURE RTL OF JTD IS TYPE STATE IS(AGREEN,AYELLOW,BGREEN,BYELLOW); BEGIN PROCESS(CLK,S2,S1) VARIABLE CURRENT_STATE:STATE;VARIABLE TIMER:INTEGER; VARIABLE JTD:STD_LOGIC_VECTOR(5 DOWNTO 0); VARIABLE FLAG:STD_LOGIC; BEGIN IF(S2=1)THEN CURRENT_STATE:=AGREEN;TIMER:=50;FLAG:=0; ELSIF(S1=1)THEN CURRENT_STATE:=CURRENT_STATE;TIMER:=TIMER;FLAG:=1; JTD:=001001; ELSIF(CLKEVENT AND CLK=1)THEN FLAG:=0; TIMER:=TIMER-1; CASE CURRENT_STATE IS WHEN AGREEN= IF(TIMER=0)THEN CURRENT_STATE:=AYELLOW;TIMER:=5; END IF; WHEN AYELLOW= IF(TIMER=0)THEN CURRENT_STATE:=AGREEN;TIMER:=45; END IF; WHEN BGREEN= IF(TIMER=0)THEN CURRENT_STATE:=BYELLOW;TIMER:=5; END IF; WHEN BYELLOW= IF(TIMER=0)THEN CURRENT_STATE:=BGREEN;TIMER:=45; END IF; END CASE; END IF; IF(FLAG=0)THEN CASE CURRENT_STATE IS WHEN AGREEN=JTD:=100001; WHEN AYELLOW=JTD:=010001; WHEN BGREEN=JTD:=001100; WHEN BYELLOW=JTD:=001010; END CASE; END IF; A_GREEN=JTD(5);A_YELLOW=JTD(4);