交通燈控制電路設計

一、實驗目的

1．掌握一般狀態機的設計與應用。

2．掌握交通燈的亮滅規律和控制器的工作原理。

3．進一步熟悉

vhdl 語言程式設計，了解實際設計中的優化方案。

二、實驗內容

1．實驗前完成交通燈控制電路程式的編寫。內容是設計乙個簡單的交通燈控制器，交通燈顯示用實驗箱的交通燈模組來顯示。系統時鐘選擇時鐘模組的 1hz時鐘，黃燈閃爍時鐘要求為1hz，紅燈15s，黃燈 5s，綠燈15s。系統中用 cpu板上的復位按鍵進行復位。

2．本實驗需要用到實驗箱上交通燈模組中的發光二極體，即紅、黃、綠各三個。其交通燈的亮滅規律為：初始態是兩個路口的紅燈全亮，之後東西路口的綠燈亮，南北路口的紅燈亮，東西方向通車，延時一段時間後，東西路口綠燈滅，黃燈開始閃爍。閃爍若干次後，東西路口紅燈亮，而同時南北路口的綠燈亮，南北方向開始通車，延時一段時間後，南北路口的綠燈滅，黃燈開始閃爍。閃爍若干次後，再切換到東西路口方向，重複上述過程。

4．功能選擇位 m[3…0]狀態均為0111，則16位資料線和交通燈控制電路相連線。clk_1，即對應 io3（用導線連線

io3 與 adj_clk，調整 sw17-sw20，使輸出頻率為1hz）

實驗**

library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_unsigned.all;
entity traffic_light is 
generic
( green1:integer:=15
;--定義東西綠燈亮15s 
yellow1 :integer:=5
;--定義東西黃燈亮5s 
green2:integer:=15
;--定義南北綠燈亮15s 
yellow2 :integer:=5
);--定義南北黃燈亮5s 
port
(clk,rst: in std_logic;
w_r,w_y,w_g,e_r,e_y,e_g,n_r,n_y,n_g,s_r,s_y,s_g: out std_logic
); end traffic_light; 
architecture rtl of traffic_light is 
type states is (st0,st1,st2,st3,st4)
;--定義控制器各種狀態
signal state:states:
=st4;
--初始化狀態 
signal cnt:integer range 0 to 15
;--定義計數器
signal cnt_enb:std_logic:
='0';--
-初始化計數器使能訊號
begin
aa:process
(clk,rst)
begin
if(rst=
'1') then state<=st4;
cnt<=1; 
elsif (clk'event and clk='
1') then 
if(cnt_enb=
'1') then
cnt<=cnt+1;
--計數器計數
else cnt<=
1; end if
; case state is 
when st4=
>state<=st0;
when st0=
>
if(cnt=green1 ) then 
state<=st1;
--東西綠燈時間到
else state<=st0; endif;
when st1=
>
if(cnt=yellow1 ) then
state<=st2;
--東西黃燈時間到
else state<=st1; endif;
when st2=
>
if(cnt=green2 ) then
state<=st3;
--南北綠燈時間到
else state<=st2; endif;
when st3=
>
if(cnt=yellow2 ) then
state<=st0;
--南北黃燈時間到
else state<=st3; end
if; 
end case
; end if
; end
process aa;
bb:process
(state)
begin 
case
state is
when
st0=
> w_r<=
'0'; w_y<=
'0';
w_g<=
'1';e_r<=
'0';e_y<=
'0';e_g<=
'1';
--東西綠燈亮 
s_r<=
'1'; s_y<=
'0';
s_g<=
'0';n_r<=
'1';n_y<=
'0';n_g<=
'0';cnt_enb<=
'1';
--南北紅燈亮
if(cnt=green1) then cnt_enb<=
'0'; end
if; 
when
st1=
> w_r<=
'0'; w_y<=
'1';
w_g<=
'0';e_r<=
'0';e_y<=
'1';e_g<=
'0';
--東西黃燈亮 
s_r<=
'1'; s_y<=
'0';
s_g<=
'0';n_r<=
'1';n_y<=
'0';n_g<=
'0';cnt_enb<=
'1';
--南北紅燈亮
if(cnt=yellow1) then cnt_enb<=
'0'; end
if; 
when
st2=
> w_r<=
'1'; w_y<=
'0'; w_g<=
'0';e_r<=
'1';e_y<=
'0';e_g<=
'0';
--東西紅燈亮 
s_r<=
'0'; s_y<=
'0';
s_g<=
'1';n_r<=
'0';n_y<=
'0';n_g<=
'1';cnt_enb<=
'1';
--南北綠燈亮
if(cnt=green2) then cnt_enb<=
'0'; end
if; 
when
st3=
> w_r<=
'1'; w_y<=
'0';
w_g<=
'0';e_r<=
'1';e_y<=
'0';e_g<=
'0';
--東西紅燈亮 
s_r<=
'0'; s_y<=
'1';
s_g<=
'0';n_r<=
'0';n_y<=
'1';n_g<=
'0';cnt_enb<=
'1';
--南北黃燈亮
if(cnt=yellow2) then cnt_enb<=
'0'; endif;
when st4=
> w_r<=
'1'; w_y<=
'0';
w_g<=
'0';e_r<=
'1';e_y<=
'0';e_g<=
'0';
--東西紅燈亮 
s_r<=
'1'; s_y<=
'0';
s_g<=
'0';n_r<=
'1';n_y<=
'0';n_g<=
'0';cnt_enb<=
'1';
--南北紅燈亮
if(rst=
'1')then cnt_enb<=
'0';end if
;end case
;end
process bb;
end rtl;

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