EDA课程设计（交通灯）

目录

1.绪论..................................................................................................................................... 0

2.方案论证............................................................................................................................. 1

2.1 程序设计的任务要求............................................................................................... 1

2.2 方案选择................................................................................................................... 1

3.单元模块............................................................................................................................. 4

3.1 程序中使用的信号介绍：....................................................................................... 4

3.2 子模块功能介绍：................................................................................................... 4

1.绪论

经过上学期的数电学习，我们已经对数字电路有了一些了解。数电课程设

计我们也亲手搭了一些数字电路，有一些实践的经验。我们感受到采用纯硬件

搭建功能模块常常比较难或者麻烦，尤其当系统很庞大时尤其确定设计的难度

很大。于是这学期我们开始学习一种新的设计方法。

虽然这个题目对于我来说比较简单，但是我并没有急着写完程序草草了事。

而是在完全实现题目要求的同时新加一些功能，并且更加关注人机界面等设计

要素，以使自己的设计不是仅仅完成功能，而是更加成熟，能使使用者体会到

人机界面的良好。

2.方案论证

2.1.2.1 主干道和支干道构成的十字路口上有车辆交替运行，主干道每次直行

通行时间为 30s，左转通行时间为 25s，支干道每次直行通行时间为

20s，左转通行时间为 15s。

2.1.2.2 每次绿灯变红灯时，黄灯先亮 5s，才能变换运行车道。上述时间设置

可修改。

2.2 方案选择

2.2.1 方案一

只使用一个计时器完成所有计时工作，通过计数到不同的数值时发出不同的

脉冲信号告诉系统相应的计时值已到。该方案的优势在于占用资源少，只用使

用一个计时器就可完成 5 种不同的计时。但不管是在哪一个状态都会调用该计

FPGA 资源多，但由于 FPGA 上资源足够，这个缺陷不影响系统工作。但它的

优势是很明显的，它采用模块化编程设计，单个计时器的复杂度远远小于方案

一中的计时器，并且 5 个计时器完全类似，只要完成一个计时器的设计就能轻

易完成整个计时模块的设计。

因此，我选择方案二进行设计。

2.2.3 设计思路

整个程序设计可以分为 4 个部分，灯的显示部分、数码管的显示部分、计

时部分和按键对倒计数时间的调整部分。

灯的显示部分可用状态机实现。由于交通灯的显示状况是有限的几个状态，

于是可以用状态机让灯在固定的几个状态中顺次切换。对于这个题目，我将灯

主干道直行红灯亮、主干道左转黄灯亮、次干道直行和左转红灯亮；

主干道直行红灯亮、主干道左转红灯亮、次干道直行绿灯亮，次干道左转红灯

亮；

主干道直行红灯亮、主干道左转红灯亮、次干道直行黄灯亮，次干道左转红灯

亮；

主干道直行红灯亮、主干道左转红灯亮、次干道直行红灯亮，次干道左转绿灯

亮；

主干道直行红灯亮、主干道左转红灯亮、次干道直行绿灯亮，次干道左转黄灯

亮；

于是我定义了一个信号 STATE 用于存储状态机的状态：

我定义了一个常量数组：LED。代码如下：

constant

LED:data:=("11000000","11111001","10100100","10110000","1001

1001","10010010","10000010","11111000","10000000","10010000

");--储存 0~9 的数码管显示字符

将 2 位十进制数转化为 2 个 8 位二进制数显示的代码为：

hh:=current_30s/10;

ll:=current_30s rem 10;

LED2<=LED(hh);

LED1<=LED(ll);

current_30s<=set_30s;

sin_30s<='0';

elsif time_1s'event and time_1s='1' then

current_30s<=current_30s-1;

if sin_30s='1' then

sin_30s<='0';

end if;

if current_30s=0 then

sin_30s<='1';

current_30s<=set_30s;

change 键控制 5 个状态的转化，于是在这儿又用了一个状态机。

状态信号 set_LED 定义如下：

TYPE set_typeIS(A,B,C,D,E);

SIGNAL set_LED:set_type;

状态变换部分代码：

IF change='0' THEN

case SET_LED is

when A=>

set_LED<=B;

when B=>

set_LED<=C;

when C=>

set_LED<=D;

when D=>

set_LED<=E;

when E=>

3.单元模块

3.1 程序中使用的信号介绍：

signal time_1s,time_ms:std_logic;

current_30s，current_25s，current_20s，current_5s，current_15s：

3.2 子模块功能介绍：

3.2.1 分频器

将学习板上 50MHZ 的晶振信号分频为 1HZ 和 0.2HZ，tex 为测试信号，

频率为 1HZ 用于观测分频器是否工作正常。如下图所示：