用Verilog-HDL实现十字路口交通灯控制

江苏师范大学科文学院本科生课程设计课程名称：电子线路课程实训题目：十字路口交通管理控制器的设计专业班级：11电信1学生姓名：李慧学生学号：118326118日期：2013年12月12日指导教师：陈斯科文学院教务部印制说明：1、报告中的第一、二、三项由学生在课程设计开始前填写，由指导教师指导并确认签字。2、学生成绩由指导教师根据学生的设计情况给出各项分值及总评成绩，并填写成绩评定表。3、所有学生必须参加课程设计的答辩环节，凡不参加答辩者，其成绩一律按不及格处理。答辩小组成员应由2人及以上教师组成。答辩后学生根据答辩情况填写答辩记录表。4、报告正文字数一般应不少于3000字，也可由指导教师根据本门课程设计的情况另行规定。5、平时表现成绩低于6分的学生，取消答辩资格，其该课程设计成绩按不及格处理。6、课程设计完成后，由指导教师根据完成情况写出总结。7、此表格式为徐州师范大学物理与电子工程学院提供的基本格式，指导教师可根据本门课程设计的特点及内容做适当的调整。在现代城市中，随着人口和汽车的急剧增长，市区交通日益拥挤，要是没有红绿灯作为指挥工具，恐怕川流不息的汽车就会由于混乱而造成严重阻塞。因此，交通灯是交管部门管理城市交通的重要工具之一。本课程设计的任务就是设计一个交通灯的控制系统。鼓励学生在熟悉基本原理的前提下，与实际应用相联系，提出自己的方案，完善设计。具体设计任务如下：1．熟悉交通灯的工作原理；2．写出交通灯控制器的设计方案；3．用硬件加以实现；4．写课程设计报告。设计要求：设计一个主干道和支干道十字路口的交通灯控制电路。要求：其东西、南北各有红、黄、绿三个灯指示，利用数码管以倒计时方式显示每一路允许通行的时间，绿灯，黄灯，红灯的持续时间分别是40、5和45秒。二、进度安排：第１~3天：查找资料，熟悉十字路口交通管理控制器的设计原理，给出设计总体方案；第4~6天：各模块的详细设计；第7~12天：硬件连线，调试；第13~14天：写课程设计报告。三、主要参考文献：[1]张明．VerilogHDL实用教程[M]．电子科技大学出版社，1999[2]郭梯云．移动通信[M]．西安电子科技大学出版社，1995[3]王成勇．智能交通灯控制系统[J]．广东技术师范学院学报，2006指导教师签字：年月日徐州师范大学物理与电子工程学院课程设计报告-I-目录摘要.....................................................................ⅡAbstract.................................................................Ⅱ1绪论...................................................................11.1课程性质.............................................................11.2课程目的.............................................................11.3设计要求.............................................................12设计方案简述............................................................22.1系统总体框架图.......................................................22.2整体设计思路.........................................................33详细设计................................................................34综合与仿真..............................................................64.1综合电路.............................................................64.2仿真电路.............................................................75引脚锁定................................................................86总结....................................................................9参考文献.................................................................10附录一:同组人名单.......................................................11答辩记录表..............................................................12成绩评定表..............................................................13课程设计总结............................................................14徐州师范大学物理与电子工程学院课程设计报告-II-摘要本文介绍了一款基于硬件描述语言VerilogHDL的十字路口交通管理控制器的设计，根据指导老师要求的功能的设计思路，详细讲述了从使用电脑QuartusII开发集成环境设计，到独立完整的设计电子电路的过程，并简单阐述了设计的基本原理和面对不同时间倒计时的转换、红绿灯定时交替亮灭等问题的解决方案。关键字：VerilogHDL；交通管理；QuartusII；倒数计时AbstractThispaperdescribesahardwaredescriptionlanguageVerilogHDL-baseddesigncrossroadstrafficmanagementcontroller,accordingtotheinstructorrequiredfunctionsofdesignideas,detailedaccountoftheuseofcomputersfromQuartusIIintegrateddevelopmentenvironmentdesignedtoseparatethecompletedesignofelectronicprocesscircuit,andbrieflydiscussesthebasicprinciplesofdesignsolutionsandfaceconvertdifferenttimecountdowntimeralternatelyblinkinglightsandotherissues.Keywords:VerilogHDL;trafficmanagement;QuartusII;countdown徐州师范大学物理与电子工程学院课程设计报告-1-1绪论1.1课程性质电子设计自动化课程设计。1.2课程目的在着重基础、注重前沿的前提下，促进电子信息类专业和课程的建设，促进教学改革，在教学中注重培养大学生的创新能力、动手能力；加强科学研究和工程实践素质的训练，提高学生对实际问题进行设计、制作的综合能力；吸引、鼓励广大学生踊跃参加课外科技活动，为优秀人才脱颖而出创造条件；为后续的毕业设计和在今后工作岗位上独立开展科学研究打下良好基础。1.3设计要求其东西、南北各有红、黄、绿三个灯指示，利用数码管以倒计时方式显示每一路允许通行的时间，绿灯，黄灯，红灯的持续时间分别是40、5和45秒。2设计方案简述徐州师范大学物理与电子工程学院课程设计报告-2-2.1系统总体框架图图2-1交通控制灯电路设计如图2-1所示为位于十字路口的交通灯，在A方向和B方向各有红、黄、绿三盏灯，持续时间分别为45、5、40秒。变换顺序如左下表：表2.1交通灯变换顺序图2-2交通指示灯状态转换图2.2整体设计思路根据十字路口交通管理控制器的设计要求，本次采用文本编辑法，即利用VerilogHDL语言描述交通控制器，通过状态机计数法，实现设计所要求的交通灯控制及时间显示。设计中用两组红黄绿LED模拟两个方向上的交通灯，用2个7段数码管分别显示两个方向上的交通灯剩余时间，控制时钟由试验箱上频率信号提供。徐州师范大学物理与电子工程学院课程设计报告-3-3详细设计源程序：modulejtd(clk,rst,out,seg7,scan);inputclk,rst;//计数时钟、复位信号output[5:0]out;output[6:0]seg7;output[1:0]scan;reg[15:0]cnt1;reg[9:0]cnt3;reg[6:0]seg7;regcnt2;regflag;//flag为状态转换标志reg[7:0]timed;reg[1:0]scan;reg[3:0]data;regclk1hz,clk1khz;parameters0=0,s1=1,s2=2,s3=3;//定义四种状态reg[5:0]c_state,next_state,out;always@(posedgeclk)beginif(cnt1==19999)begincnt1=0;clk1khz=~clk1khz;endelsecnt1=cnt1+1'b1;end//40Mhz→1khzalways@(posedgeclk1khz)beginif(cnt3==499)begincnt3=0;clk1hz=~clk1hz;endelsecnt3=cnt3+1'b1;end//分频代码,1khz→1hzalways@(posedgeclk1hz,posedgerst)beginif(rst==1)beginc_state=s0;timed[7:4]=4'h4;徐州师范大学物理与电子工程学院课程设计报告-4-timed[3:0]=4'h0;flag=1;endelsebeginif(timed[7:4]==0&&timed[3:0]==0)begintimed[7:4]=4'h4;timed[3:0]=4'h0;c_state=next_state;if(flag==1)begintimed[7:4]=4'h0;timed[3:0]=4'h5;flag=1'b0;endelseflag=1;endelseif(timed[7:4]!=0&&timed[3:0]==1)begintimed[7:4]=timed[7:4]-1'b1;timed[3:0]=9;endelsetimed[3:0]=timed[3:0]-1'b1;endend//时钟计时always@(posedgeclk1khz)beginif(cnt2==1)cnt2=0;elsecnt2=cnt2+1'b1;end//数码管扫描计数always@(cnt2,timed)begincase(cnt2)0:begindata=timed[3:0];scan=2'b01;end1:begindata=timed[7:4];scan=2'b10;end徐州师范大学物理与电子工程学院课程设计报告-5-default:begindata=timed[3:0];scan=2'b00;endendcaseend//数码管动态扫描always@(c_state)begincase(c_state)s0:beginnext_state=s1;out=6'b10