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课程设计报告

课程名称： FPGA现代数字系统设计

设计名称： 交通信号灯控制器

姓 名： * * *

学 号: 2010000379

专 业： 通 信

指导教师： * * *

起止日期： 2010.12.25 - 2011.1.9

课 程 设 计 任 务 书

设计名称：

设计要求：

(1) 设计一个交通信号灯控制器，由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口，在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。

(2) 红、绿、黄发光二极管作信号灯，用传感器或逻辑开关作检测车辆是否到来的信号。

(3) 主干道处于常允许通行的状态，支干道有车来时才允许通行。主干道亮绿灯时，支干道亮红灯；支干道亮绿灯时，主干道亮红灯。

(4) 主、支干道均有车时，两者交替允许通行，主干道每次放行45s，支干道每次放行25s，设立45s、25s计时、显示电路。

(5) 在每次由绿灯亮到红灯亮的转换过程中，要亮5s黄灯作为过渡，使行驶中的车辆有时间停到禁行线外，设立5s计时、显示电路。

(6)发生紧急事件，如救护车、警车、抢险车通过，可以手动控制四个方向的红灯全亮。

设计目的和意义

通过应用Verilog语言在QuartusⅡ软件平台上设计交通信号灯控制器，并借助硬件来测试仿真效果。通过课程设计，熟悉硬件编程语言的应用，特别是有限状态机的灵活使用，为以后进一步的学习实践打下良好的基础。

设计原理

(1) 主、支干道用传感器检测车辆到来情况，实验电路用逻辑开关代替。

(2) 选择1HZ时钟脉冲作为系统时钟。

(3) 45s、25s、5s定时信号可用顺计时，也可用倒计时，计时起始信号由主控电路给出，每当计满所需时间，启、闭三色信号灯，并启动另一计时电路。

(4) 交通灯状态变化如表1及图1所示:

表1：交通灯状态图

图1：交通灯状态图

(5) 交通灯设计输入信号4个：CLK(时钟)，EN(使能)，EMERGENCY(紧急)，BCHECK(检测) ；输出信号4个：LAMPA(主干道信号灯)，LAMPB(支干道信号灯)，ACOUNT(主干道计数器)，BCOUNT(支干道计数器)。交通灯控制原理如图2所示。

图2：交通灯原理图

详细设计步骤

(1) 确定4个输入信号与4个输出信号，具体见图2；

(2) 将50MHZ时钟分频为1MHZ；

(3) 设计红黄绿3中信号灯切换的时间及顺序；

(4) 设计支路检测状态下的信号灯切换；

(5) 设计紧急(EMERGENCY)状态下信号灯的切换；

(6) 程序使用3always块[1]，详细代码如下：

module traffic_control(CLK,EN,EMERGENCY,BCHECK,LAMPA,LAMPB,ACOUNT,BCOUNT);

output[2:0] ACOUNT,BCOUNT;

output[2:0] LAMPA,LAMPB;

reg clk1;

input CLK,EN,EMERGENCY,BCHECK;

reg[2:0] numa,numb;

reg tempa,tempb;

reg[25:0]count;

reg[2:0] counta,countb;

reg[2:0] ared,ayellow,agreen,aleft,bred,byellow,bgreen,bleft;

reg[2:0] LAMPA,LAMPB;

/* 信号定义与说明：

CLK： 为同步时钟；

EN： 使能信号，为1 的话，则控制器开始工作；

LAMPA： 控制A 方向四盏灯的亮灭；其中，LAMPA0~LAMPA2，分别控制A 方向的绿灯、黄灯和红灯；

LAMPB： 控制B 方向四盏灯的亮灭；其中，LAMPB0 ~ LAMPB2，分别控制B 方向的绿灯、黄灯和红灯；

ACOUNT： 用于A 方向灯的时间显示，8 位

BCOUNT： 用于B 方向灯的时间显示，8 位*/

always @(posedge CLK ) //将50MHZ时钟分频为1MHZ

begin

if(count=

begin

count<=0;

clk1<=~clk1;

end

else

count<=count+1;

end

assign ACOUNT=numa;

assign BCOUNT=numb;

always @(EN )

if(!EN)

begin