eda課程設(shè)計(jì)--交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　( 2015 -- 2016年度第 一 學(xué)期)</p><p>　　名 稱： EDA課程設(shè)計(jì) </p><p>　　題 目：交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　院 系： 科 技 學(xué) 院 </p>&l

2、t;p>　　班 級(jí)： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　設(shè)計(jì)周數(shù)： 2

3、 </p><p>　　成 績(jī)： </p><p>　　日期：2015年 12月 10 日</p><p>　　一、課程設(shè)計(jì)的目的與要求</p><p><b>　　1.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?lt;/b></p><p>　　掌握交通燈控制系統(tǒng)的基本原理，及用VHD

4、L狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的方法。</p><p><b>　　1.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)由一條主干道和一條支干道的匯合點(diǎn)形成的十字交叉路口的交通燈控制系統(tǒng)，具體要求如下：</p><p>　　(1) 主、支干道各設(shè)有一個(gè)綠、黃、紅指示燈，兩個(gè)顯示數(shù)碼管。</p><p>　　(2) 主、支道交替允許通

5、行，主干道每次放行45 s，支干道每次放行25 s，在每次由亮綠燈變成亮紅燈的轉(zhuǎn)換過程中，要亮5 s的黃燈作為過渡，并進(jìn)行減計(jì)時(shí)顯示。 </p><p><b>　　1.3實(shí)驗(yàn)要求</b></p><p>　　1、用8段數(shù)碼管分別顯示兩個(gè)干道的交通計(jì)時(shí)。</p><p>　　2、能夠正常實(shí)現(xiàn)紅、黃、綠燈的切換。</p><p

6、><b>　　二、設(shè)計(jì)正文</b></p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)思路 </b></p><p>　　主、干支道交替允許通行，主干道每次放行45秒，支干道每次放行25秒，由黃轉(zhuǎn)綠的過程中要亮5秒紅燈。分析可以得到，主干道綠燈亮45秒，黃燈亮5秒，紅燈亮25秒。而且對(duì)應(yīng)于主干道這一過程，支干道依次亮45秒紅燈，25秒綠燈，5

7、秒黃燈。 </p><p>　　1.2、分頻器的設(shè)計(jì) </p><p>　　試驗(yàn)箱上提供的最小信源信號(hào)頻率是2赫茲，而紅綠燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是秒計(jì)時(shí)，需要1赫茲的信號(hào)，因此需要對(duì)試驗(yàn)箱提供的2赫茲信號(hào)進(jìn)行二分頻。本設(shè)計(jì)中利用T觸發(fā)器對(duì)信源信號(hào)二分頻。具體實(shí)現(xiàn)步驟為：設(shè)置信號(hào)cp，每當(dāng)信源信號(hào)clk的上升沿到來一次，cp取反翻轉(zhuǎn)一次，從而實(shí)現(xiàn)二分頻。 </p&g

8、t;<p>　　1.3、紅綠燈轉(zhuǎn)換的設(shè)計(jì) </p><p>　　設(shè)置一個(gè)計(jì)時(shí)器，cp信號(hào)上升沿每到來一次，計(jì)時(shí)器加1。 因?yàn)榧t綠黃燈完成一次轉(zhuǎn)換的時(shí)間是75秒，所以設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)達(dá)到75秒時(shí)自動(dòng)清零，重新計(jì)時(shí)。設(shè)從計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，主干道的狀態(tài)為綠、黃、紅，相應(yīng)的支干道的狀態(tài)為紅、綠、黃。從計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)為起點(diǎn)，設(shè)置時(shí)間軸，根據(jù)時(shí)間判斷亮紅燈還是綠燈、黃燈。判斷規(guī)則是：對(duì)于主干道，

9、當(dāng)時(shí)間countnum小于45秒，綠燈亮；當(dāng)時(shí)間大于等于45秒小于50秒，黃燈亮；當(dāng)時(shí)間大于等于50秒，紅燈亮。其中，時(shí)間等于45秒和50秒處是綠黃燈、黃紅燈轉(zhuǎn)換點(diǎn)。同理，對(duì)于支干道，當(dāng)時(shí)間countnum小于45秒時(shí)，紅燈亮；當(dāng)時(shí)間大于等于45秒小于70秒時(shí)，綠燈亮；當(dāng)時(shí)間大于等于70秒時(shí)，黃燈亮。其中，時(shí)間等于5秒和70秒處是紅綠燈，綠黃等轉(zhuǎn)換點(diǎn)。主干道和支干道用同一個(gè)計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)，用兩個(gè)進(jìn)程分別判斷。 </p>

10、<p>　　1.4、交通計(jì)時(shí)的設(shè)計(jì) </p><p>　　數(shù)碼管是減計(jì)時(shí)顯示燈亮剩余時(shí)間。設(shè)置信號(hào)numA,numB分別計(jì)算主干道和支干道上燈亮剩余時(shí)間。因?yàn)榫G燈亮45秒，黃燈亮5秒，紅燈亮25秒，所以在時(shí)間軸上，當(dāng)主干道綠燈亮?xí)r，numA等于45減countnum，黃燈亮?xí)r，numA等于50減countnum，紅燈亮?xí)rnumA等于75減countnum。當(dāng)支干道上紅燈亮?xí)r，numB等于4

11、5減countnum，綠燈亮?xí)r，numB等于70減countnum，黃燈亮?xí)r，numB等于75減countnum。從而實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)的功能。 5、數(shù)碼管的設(shè)計(jì) </p><p>　　每條道路上有兩個(gè)數(shù)碼管，分別顯示倒計(jì)時(shí)時(shí)間的十位和個(gè)位。利用10整除倒計(jì)時(shí)時(shí)間得到十位上數(shù)字，對(duì)時(shí)間求余得到個(gè)位上數(shù)字。結(jié)合數(shù)碼管的管腳信息，利用狀態(tài)機(jī)將十進(jìn)制數(shù)字和驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示的七位二進(jìn)制碼一一對(duì)應(yīng)起來。</

12、p><p><b>　　三、課程設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　1.1 在這次課程設(shè)計(jì)中我學(xué)到很多理論之外的東西，EDA這門課程的實(shí)用性很強(qiáng)。這次課程設(shè)計(jì)就是一個(gè)列子，平時(shí)看到紅綠燈沒覺得制作是需要很多的知識(shí)，這次做了交通燈的設(shè)計(jì)之后發(fā)現(xiàn)需要大量的EDA書本上的知識(shí)。這次的課程設(shè)計(jì)就相當(dāng)于把平時(shí)的一些小實(shí)驗(yàn)和知識(shí)點(diǎn)全部綜合起來得到的結(jié)果，經(jīng)歷過這次的課程設(shè)計(jì)之后我明

13、白了，如果平時(shí)不認(rèn)真學(xué)號(hào)一些基礎(chǔ)知識(shí)，到最后是根本做不出來的。同時(shí)我也在網(wǎng)上查找了很多資料，從之前的不會(huì)到慢慢的學(xué)會(huì)看代碼，改代碼和寫代碼。</p><p>　　1.2設(shè)計(jì)的時(shí)候需要先理解紅綠黃這三個(gè)燈的跳轉(zhuǎn)，還有數(shù)碼管的顯示，和計(jì)算器的倒計(jì)時(shí)。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真的時(shí)候，我第一次做的是直接顯示十進(jìn)制的數(shù)字，但是在最后匹配管腳的時(shí)候匹配不了，所以我自己重新改了代碼，改成二進(jìn)制輸出，此時(shí)仿真實(shí)驗(yàn)圖顯示的是十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)

14、制的數(shù)，我堅(jiān)信是對(duì)的，所以我最后在實(shí)驗(yàn)箱里出現(xiàn)了正確的現(xiàn)象。我覺得自己應(yīng)該相信自己。</p><p><b>　　五、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　［1］胡正偉，謝志遠(yuǎn)，范寒柏編著.電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化 .中國(guó)電力出版社</p><p>　　［2］鄒彥編著.EDA技術(shù)與數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì). 2007年. 北京:電子工業(yè)出版社. </p>

15、;<p>　?。?］潘松，黃繼業(yè)編著.EDA技術(shù)與VHDL（第二版）.2007年. 北京:清華大學(xué)出版社. </p><p>　?。?］王鎖萍編著.電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化教程.2000年.成都:電子科技大學(xué)出版社.</p><p><b>　　附錄</b></p><p>　　1.紅綠燈顯示示意圖</p><p>

16、<b>　　主干道</b></p><p><b>　　支干道</b></p><p>　　2.交通燈控制系統(tǒng)框圖</p><p><b>　　3.程序</b></p><p>　　library ieee; </p><p>　　use ieee.st

17、d_logic_1164.all; </p><p>　　entity pbd_16 is </p><p>　　port(clk:in std_logic; </p><p>　　redA,greenA,yellowA:out std_logic; </p><p>　　redB,greenB,yellowB:out std_logic;

18、</p><p>　　seg1,seg2,seg3,seg4:out std_logic_vector(6 downto 0)); </p><p>　　end entity pbd_16; </p><p>　　architecture rtl of pbd_16 is </p><p>　　signal cp:std_logic; <

19、;/p><p>　　signal countnum:integer range 0 to 75:=0; </p><p>　　signal numA,numB:integer range 0 to 45; </p><p>　　signal numA1,numB1:integer range 0 to 4; </p><p>　　signal n

20、umA2,numB2:integer range 0 to 9; </p><p><b>　　begin </b></p><p>　　process(clk) </p><p><b>　　begin </b></p><p>　　if clk'event and clk='1

21、' then cp<=not cp;</p><p><b>　　end if; </b></p><p>　　end process; </p><p>　　process(cp) </p><p><b>　　begin </b></p><p>　　if

22、 cp'event and cp='1' then </p><p>　　if countnum=75 then </p><p>　　countnum<=0; </p><p><b>　　else </b></p><p>　　countnum<=countnum+1;<

23、;/p><p><b>　　end if; </b></p><p><b>　　end if; </b></p><p>　　end process; </p><p>　　process(cp) </p><p><b>　　begin </b>&l

24、t;/p><p>　　if countnum<45 then </p><p>　　redA<='0'; </p><p>　　greenA<='1'; </p><p>　　yellowA<='0'; </p><p>　　numA<=45-c

25、ountnum; </p><p>　　elsif countnum<50 then </p><p>　　redA<='0'; </p><p>　　greenA<='0'; </p><p>　　yellowA<='1'; </p><p>　

26、　numA<=50-countnum; </p><p><b>　　else </b></p><p>　　redA<='1'; </p><p>　　greenA<='0'; </p><p>　　yellowA<='0'; </p>

27、<p>　　numA<=75-countnum; </p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　end process; </p><p>　　process(cp) </p><p><b>　　begin </b></p><

28、p>　　if countnum<45 then </p><p>　　redB<='1'; </p><p>　　greenB<='0'; </p><p>　　yellowB<='0'; </p><p>　　numB<=45-countnum; </

29、p><p>　　elsif countnum<70 then </p><p>　　redB<='0'; </p><p>　　greenB<='1'; </p><p>　　yellowB<='0';</p><p>　　numB<=70-co

30、untnum; </p><p><b>　　else </b></p><p>　　redB<='0'; </p><p>　　greenB<='0'; </p><p>　　yellowB<='1'; </p><p>　　nu

31、mB<=75-countnum; </p><p><b>　　end if; </b></p><p>　　end process; </p><p>　　process(cp) </p><p><b>　　begin </b></p><p>　　numB1<

32、;=numB/10; </p><p>　　numB2<=numB rem 10; </p><p>　　numA1<=numA/10; </p><p>　　numA2<=numA rem 10; </p><p>　　end process; </p><p>　　process(numA1) &

33、lt;/p><p><b>　　begin </b></p><p>　　case numA1 is </p><p>　　when 0=>seg1<="1111110";</p><p>　　when 1=>seg1<="0110000"; </p>

34、;<p>　　when 2=>seg1<="1101101"; </p><p>　　when 3=>seg1<="1111001"; </p><p>　　when 4=>seg1<="0110011"; </p><p>　　end case; <

35、/p><p>　　end process; </p><p>　　process(numA2) </p><p><b>　　begin </b></p><p>　　case numA2 is </p><p>　　when 0 =>seg2<="1111110";

36、</p><p>　　when 1 =>seg2<="0110000"; </p><p>　　when 2 =>seg2<="1101101"; </p><p>　　when 3 =>seg2<="1111001"; </p><p>　　wh

37、en 4 =>seg2<="0110011"; </p><p>　　when 5 =>seg2<="1011011"; </p><p>　　when 6 =>seg2<="0011111"; </p><p>　　when 7 =>seg2<="

38、1110000"; </p><p>　　when 8 =>seg2<="1111111"; </p><p>　　when 9 =>seg2<="1111011"; </p><p>　　end case; </p><p>　　end process; </p

39、><p>　　process(numB1) </p><p><b>　　begin </b></p><p>　　case numB1 is </p><p>　　when 0=>seg3<="1111110";</p><p>　　when 1=>seg3&l

40、t;="0110000"; </p><p>　　when 2=>seg3<="1101101"; </p><p>　　when 3=>seg3<="1111001"; </p><p>　　when 4=>seg3<="0110011"; <

41、/p><p>　　end case; </p><p>　　end process; </p><p>　　process(numB2) </p><p><b>　　begin </b></p><p>　　case numB2 is </p><p>　　when 0 =&

42、gt;seg4<="1111110"; </p><p>　　when 1 =>seg4<="0110000"; </p><p>　　when 2 =>seg4<="1101101"; </p><p>　　when 3 =>seg4<="111100

43、1"; </p><p>　　when 4 =>seg4<="0110011"; </p><p>　　when 5 =>seg4<="1011011"; </p><p>　　when 6 =>seg4<="0011111"; </p><

44、p>　　when 7 =>seg4<="1110000"; </p><p>　　when 8 =>seg4<="1111111"; </p><p>　　when 9 =>seg4<="1111011"; </p><p>　　end case; </p&g

45、t;<p>　　end process;</p><p>　　end architecture rtl;</p><p>　　題目二： 數(shù)字頻率計(jì)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?lt;/b></p><p>　　學(xué)習(xí)并掌握數(shù)字頻率計(jì)原理、設(shè)計(jì)、分析和測(cè)試方法。</p><p&g

46、t;<b>　　二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容</b></p><p>　　用高頻率信號(hào)檢測(cè)低頻率的信號(hào)，通過對(duì)高頻率脈沖個(gè)數(shù)的計(jì)數(shù)得到低頻率信號(hào)的頻率。（高頻率信號(hào)的頻率為已知，低頻率信號(hào)為所測(cè)量值）?；蛴玫皖l率信號(hào)檢測(cè)高頻率信號(hào)（低頻率信號(hào)的頻率為已知，高頻率信號(hào)為所測(cè)值）。</p><p><b>　　三、實(shí)驗(yàn)要求</b></p><p&

47、gt;　　1. 用7段數(shù)碼管顯示頻率值。</p><p>　　2. 頻率值用十進(jìn)制表示。</p><p>　　library ieee;</p><p>　　use ieee.std_logic_1164.all;</p><p>　　use ieee.std_logic_unsigned.all;</p><p>　

48、　entity ldz_11 is</p><p>　　port(clk1,rst,setsec,setmin,sethour:in std_logic;</p><p>　　sec1,sec0,min1,min0,hr1,hr0:buffer std_logic_vector(3 downto 0);</p><p>　　speaker:out std_logic

49、;</p><p>　　a1,a2,a3,a4,a5,a6:out std_logic;</p><p>　　b1,b2,b3,b4,b5,b6:out std_logic;</p><p>　　c1,c2,c3,c4,c5,c6:out std_logic;</p><p>　　h1,h2,h3,h4,h5,h6:out std_logic

50、; </p><p>　　e1,e2,e3,e4,e5,e6:out std_logic;</p><p>　　f1,f2,f3,f4,f5,f6:out std_logic;</p><p>　　g1,g2,g3,g4,g5,g6:out std_logic;</p><p>　　dot:out std_logic);</p&

51、gt;<p>　　end entity ldz_11; </p><p>　　architecture one of ldz_11 is</p><p>　　component led is</p><p>　　port(data:in std_logic_vector(3 downto 0);</p><p>　　a,b,

52、c,d,e,f,g:out std_logic);</p><p>　　end component led;</p><p>　　signal tmp,clk:std_logic;</p><p>　　begin </p><p>　　p0:process(clk) --分頻注釋見① </p><p>

53、　　variable count :std_logic_vector(1 downto 0);</p><p><b>　　begin </b></p><p>　　if(clk1'event and clk1='1') then </p><p>　　if(count="10") then

54、 </p><p>　　count:=(others=>'0'); </p><p>　　tmp<=not tmp; else </p><p>　　count:=count+1; </p><p><b>　　end if;</b></p><p><

55、b>　　end if; </b></p><p>　　end process p0; clk<=tmp;</p><p>　　p1:process(clk,rst,setsec,setmin,sethour)--校時(shí)注釋見② </p><p>　　variable s1,s0,m1,m0,h1,h0:std_logic_vector(3

56、 downto 0); </p><p>　　begin </p><p>　　if clk'event and clk='1' then </p><p>　　if rst='1' then </p><p>　　if setsec='1' then &

57、lt;/p><p>　　s0:=s0+1; </p><p>　　if s0="1010" then s0:="0000"; </p><p><b>　　s1:=s1+1;</b></p><p>　　if s1="0110" then </p>

58、<p>　　s1:="0000"; </p><p>　　end if; </p><p><b>　　end if; </b></p><p>　　end if; </p><p>　　if setmin='1' </p><p>

59、;　　then m0:=m0+1; </p><p>　　if m0="1010" </p><p>　　then m0:="0000"; </p><p>　　m1:=m1+1; </p><p>　　if m1="0110" </p><

60、;p>　　then m1:="0000"; </p><p>　　end if; </p><p><b>　　end if; </b></p><p>　　end if; </p><p>　　if sethour='1' then </p><

61、;p>　　h0:=h0+1; </p><p>　　if h0="1010" then </p><p>　　h0:="0000"; </p><p>　　h1:=h1+1; </p><p>　　if h0="0100"and h1="0010"

62、; then h0:="0000";h1:="0000"; </p><p><b>　　end if; </b></p><p><b>　　end if; </b></p><p><b>　　end if;</b></p><p&g

63、t;　　else s0:=s0+1;--秒，分、時(shí)的計(jì)時(shí)注釋見③ </p><p>　　if s0="1010" then s0:="0000"; </p><p>　　s1:=s1+1; </p><p>　　if s1="0110"then s1:="0000";</p

64、><p>　　m0:=m0+1; </p><p>　　if m0="1010" then m0:="0000";</p><p>　　m1:=m1+1; </p><p>　　if m1="0110" </p><p>　　then

65、 m1:="0000"; </p><p>　　h0:=h0+1; </p><p>　　if h0="1010" then h0:="0000"; </p><p><b>　　h1:=h1+1;</b></p><p>　　if

66、h0="0100"and h1="0010" </p><p>　　then h1:="0000";</p><p>　　h0:="0000"; </p><p>　　end if; </p><p&g

67、t;<b>　　end if;</b></p><p>　　end if; </p><p><b>　　end if; </b></p><p><b>　　end if; </b></p><p><b>　　end if; </b>

68、;</p><p><b>　　end if; </b></p><p><b>　　sec0<=s0;</b></p><p>　　sec1<=s1; </p><p>　　min0<=m0; </p><p>　　min1<=m1; </

69、p><p><b>　　hr0<=h0; </b></p><p><b>　　hr1<=h1; </b></p><p><b>　　end if; </b></p><p>　　if clk1'event and clk1='1' then

70、 --報(bào)時(shí)注釋見④</p><p>　　if m1="0101" and m0="1001" and s1="0101" then </p><p>　　if s0="0101" or s0="0110" or s0="0111" or s0="1000&q

71、uot; or s0="1001" then speaker<='1'; </p><p>　　else speaker<='0'; </p><p>　　end if; </p><p><b>　　end if;</b></p><p&

72、gt;<b>　　end if; </b></p><p>　　end process; </p><p>　　led1:led port map(data=>sec0,</p><p><b>　　a=>a1,</b></p><p><b>　　b=>b1,<

73、/b></p><p><b>　　c=>c1,</b></p><p><b>　　d=>h1,</b></p><p><b>　　e=>e1,</b></p><p><b>　　f=>f1,</b></p>

74、<p><b>　　g=>g1);</b></p><p>　　led2:led port map(data=>sec1,</p><p><b>　　a=>a2,</b></p><p><b>　　b=>b2,</b></p><p>

75、<b>　　c=>c2,</b></p><p><b>　　d=>h2,</b></p><p><b>　　e=>e2,</b></p><p><b>　　f=>f2,</b></p><p><b>　　g=>

76、;g2);</b></p><p>　　led3:led port map(data=>min0,</p><p><b>　　a=>a3,</b></p><p><b>　　b=>b3,</b></p><p><b>　　c=>c3,</b&

77、gt;</p><p><b>　　d=>h3,</b></p><p><b>　　e=>e3,</b></p><p><b>　　f=>f3,</b></p><p><b>　　g=>g3);</b></p>

78、<p>　　led4:led port map(data=>min1,</p><p><b>　　a=>a4,</b></p><p><b>　　b=>b4,</b></p><p><b>　　c=>c4,</b></p><p><

79、;b>　　d=>h4,</b></p><p><b>　　e=>e4,</b></p><p><b>　　f=>f4,</b></p><p><b>　　g=>g4);</b></p><p>　　led5:led port ma

80、p(data=>hr0,</p><p><b>　　a=>a5,</b></p><p><b>　　b=>b5,</b></p><p><b>　　c=>c5,</b></p><p><b>　　d=>h5,</b>&

81、lt;/p><p><b>　　e=>e5,</b></p><p><b>　　f=>f5,</b></p><p><b>　　g=>g5);</b></p><p>　　led6:led port map(data=>hr1,</p>

82、<p><b>　　a=>a6,</b></p><p><b>　　b=>b6,</b></p><p><b>　　c=>c6,</b></p><p><b>　　d=>h6,</b></p><p><b&g