交通燈實驗報告參考

PAGEPAGE1715.6交通燈控制器程序設(shè)計與仿真實驗1．實驗?zāi)康耐瓿山煌艨刂破鞯脑O(shè)計，掌握狀態(tài)機的使用。2．實驗原理在十字路口，每條道路各有一組紅，黃，綠和倒計時顯示器，用以指揮車輛和行人有序的通行。其中，紅燈亮表示該道路禁止通行；黃燈亮表示停車；綠燈亮表示可以通行；倒計時顯示器是用來顯示允許通行或是禁止通行的時間。根據(jù)交通燈的工作方式，設(shè)計的交通燈由兩組紅綠燈信號控制四組交通燈，其中處于同一個方向的交通燈共用一組紅綠燈信號。顯示順序為：方向一為黃燈、紅燈、綠燈，方向二為綠燈、黃燈，紅燈?！?’表示燈亮，‘0’表示燈熄。其中綠燈，黃燈，紅燈的持續(xù)時間分別為25秒，5秒，20秒。寄存器傳輸級（RTL，用基本的寄存器和門電路搭成的電路）電路圖如圖5.6.1所示，CLK為信號燈提供秒輸入信號；信號燈模塊實現(xiàn)交通燈控制的邏輯功能。圖5.6.1系統(tǒng)設(shè)計原理圖3．實驗內(nèi)容（1）完成信號燈模塊的設(shè)計，并仿真。（2）設(shè)計頂層文件，實現(xiàn)交通燈控制器的設(shè)計。（3）為頂層文件建立引腳配置文件，下載進(jìn)行硬件測試。4．程序設(shè)計與仿真（1）源程序①信號燈模塊corna（corna.vhd），信號燈模塊corna源程序如下：libraryIEEE;useIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;useIEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;useIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;entitycornaisPort(clk:instd_logic;r:outstd_logic;g:outstd_logic;y:outstd_logic;timh:outstd_logic_vector(3downto0);timl:outstd_logic_vector(3downto0));endcorna;architectureBehavioralofcornaistypergyis(yellow,green,red);--初態(tài)為黃燈beginprocess(clk)variablea:std_logic:='0';variableth,tl:std_logic_vector(3downto0);--計數(shù)高低位variablestate:rgy;beginifclk'eventandclk='1'thencasestateis--狀態(tài)機開始 whengreen=>ifa='0'then th:="0010"; tl:="0100"; a:='1'; g<='1'; r<='0';else ifnot(th="0000"andtl="0001")then--if語句處理顯示時間 iftl="0000"then tl:="1001"; th:=th-1;else tl:=tl-1;endif;else th:="0000"; tl:="0000"; a:='0'; state:=yellow;endif;endif;whenred=>ifa='0'then th:="0001"; tl:="1001"; a:='1'; r<='1'; y<='0';else ifnot(th="0000"andtl="0001")then iftl="0000"then tl:="1001"; th:=th-1;else tl:=tl-1;endif;else th:="0000"; tl:="0000"; a:='0'; state:=green;endif;endif; whenyellow=>ifa='0'then th:="0000"; tl:="0100"; a:='1'; g<='0';--初始態(tài)的設(shè)置，黃燈亮，綠燈，紅燈熄。 y<='1'; r<='0';else ifnot(th="0000"andtl="0001")then iftl="0000"then tl:="1001"; th:=th-1;else tl:=tl-1;endif;else th:="0000"; tl:="0000"; a:='0'; state:=red;endif;endif;endcase;endif;timh<=th;timl<=tl;endprocess;endBehavioral;②信號燈模塊cornb（cornb.vhd），信號燈模塊cornb源程序如下，模塊cornb和模塊corna程序很相近，只是狀態(tài)的初態(tài)不同，這在仿真結(jié)果中可以看到。libraryIEEE;useIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;useIEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;useIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;entitycornbisPort(clk:instd_logic;r:outstd_logic;g:outstd_logic;y:outstd_logic;timh:outstd_logic_vector(3downto0);timl:outstd_logic_vector(3downto0));endcornb;architectureBehavioralofcornbistypergyis(green,yellow,red);--初態(tài)為綠燈beginprocess(clk)variablea:std_logic:='0';variableth,tl:std_logic_vector(3downto0);variablestate:rgy;beginifclk'eventandclk='1'thencasestateis--狀態(tài)機開始 whengreen=>ifa='0'then th:="0010"; tl:="0100"; a:='1'; g<='1';--初始態(tài)設(shè)置，綠燈亮，紅燈，黃燈熄。 r<='0'; y<='0';else ifnot(th="0000"andtl="0001")then iftl="0000"then tl:="1001"; th:=th-1;else tl:=tl-1;endif;else th:="0000"; tl:="0000"; a:='0'; state:=yellow;endif;endif;whenred=>ifa='0'then th:="0001"; tl:="1001"; a:='1'; r<='1'; y<='0';else ifnot(th="0000"andtl="0001")then iftl="0000"then tl:="1001"; th:=th-1;else tl:=tl-1;endif;else th:="0000"; tl:="0000"; a:='0'; state:=green;endif;endif; whenyellow=>ifa='0'then th:="0000"; tl:="0100"; a:='1'; g<='0'; y<='1';else ifnot(th="0000"andtl="0001")then iftl="0000"then tl:="1001"; th:=th-1;else tl:=tl-1;endif;else th:="0000"; tl:="0000"; a:='0'; state:=red;endif;endif;endcase;endif;timh<=th;timl<=tl;endprocess;endBehavioral;③頂層文件模塊（traff_top..vhd）源程序如下；libraryIEEE;useIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;useIEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;useIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;entitytraff_topisPort(clk:instd_logic;--時鐘信號r1:outstd_logic;--第一組信號燈y1:outstd_logic; g1:outstd_logic; r2:outstd_logic;--第二組信號燈y2:outstd_logic;g2:outstd_logic; r3:outstd_logic;--第三組信號燈 y3:outstd_logic; g3:outstd_logic; r4:outstd_logic;--第四組信號燈 y4:outstd_logic; g4:outstd_logic;aout1,aout2:outstd_logic_vector(3downto0);--用于時間顯示bout1,bout2:outstd_logic_vector(3downto0));--用于時間顯示endtraff_top;architectureBehavioraloftraff_topiscomponentcorna--元件說明語句port(clk:instd_logic;r,g,y:outstd_logic;timh,timl:outstd_logic_vector(3downto0));endcomponent;componentcornbport(clk:instd_logic;r,g,y:outstd_logic;timh,timl:outstd_logic_vector(3downto0));endcomponent;signalq1,q2,q3,q4,q5,q6:std_logic;signala1,a2,b1,b2:std_logic_vector(3downto0);beginu1:cor