Quartus EDA交通灯控制电路的设计实训报告与Verilog源码

张华仁

2018-7-9 07:50:09 3634

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电子科技大学信息科技学院

《EDA技术及应用》实训报告

实训题目：交通灯控制电路的设计

1 系统设计

1.1 设计要求

1.1.1 设计任务

设计并制作一个交通灯电路，使它能符合实际交通道路控制的要求。

1.1.2 性能指标要求

① 用EDA实训仪上的4只八段数码管分别显示道路东西和南北通行和禁止的倒计时时间。

② 能设置道路东西和南北两侧通行和禁止的倒计时时间，最大设置时间为99秒，最小设置时间为1秒。

③ 交通灯用红、绿、黄三种发光二极管（LED）显示控制的结果。

④ 红、绿、黄灯显示的次序应符合实际交通道路控制的要求。

1.2 设计思路及设计框图

1.2.1设计思路

此方案需要设计一个分频器和两个计时模块一个红绿灯模块，分频器模块用于将20MHz转换为1Hz的时钟，两个计时器分别进行东西红绿灯的倒计时。灯的模块只需要设计一个模块，将黄灯和红绿灯分开，定义一个8位的reg型变量来控制红绿两色LED灯和一个4位reg型变量黄色LED灯，黄灯实现倒计时外，加上了闪烁的功能。

此外，为此方案加入了一个暂停模块。

1.2.2总体设计框图

fenpin：分频模块;

zt:暂停模块；

jishi，jishib：倒计时模块；

hld：红绿灯模块；

2 各个模块程序的设计

分频模块：

即fenpin 模块。这个模块是把EDA实训仪主板提供的20MHZ的主频经两千万分频后，得到电路所需的1秒脉冲。其中clk是时钟输入端，clk_HZ是输出端。

暂停模块：

“zt”输入端高电平时使计数暂停(clk_0与clk断开)，低电平时使计数继续(clk_0与clk连接)。

倒计时模块：

以“jihshi”模块为例：clk是经过分频器输出的1HZ时钟信号；lod是控制交通灯模式转换的标志位；ma[7..0]输入的是从qa[7..0]拿到的数值；qa[7..0]是输出端既输出给红绿灯模块和黄灯模块，又将数值显示在数码管上。

红绿灯模块：

clk是分频器输出的时钟信号； qa，qb是计时器输出的时间信号，用于判断并改变lod的状态；ma,mb是从预先定义红黄绿LED灯的时间中拿到的数值，再输出给计时模块；hld是显示输出端，接LED的红绿两种灯；hd 是显示输出端，接LED的黄灯。其中lod是控制交通灯模式转换的标志位，qm表示红绿灯的四种状态。 flag是控制黄灯的三种状态。

3 调试过程

在设计前根据要求做一个交通灯的这个设计流程图，注意红绿黄三种灯的变换。对各个小模块的程序进行编写和调试，各个小模块程序调试完毕之后，接着就要从整个交通灯系统的一些细节进行修改。

东西和南北方向分别亮红灯和绿灯，同时两组的数码管从开始设的26秒和30秒开始倒计时，等倒计时完东西组灯先从绿灯转到黄灯，南北组从红灯转绿灯，但是在这模块的时候设置的时间没设好，黄灯亮了以后绿灯还没灭，经过审查问题最终被解决了

对程序编译成功后下载到EDA试验箱，LED开始亮，开始自动倒计时，红黄绿灯跳变。

4 功能测试

4.1 测试仪器与设备

电脑：一台

EDA实验箱：一台

4.2 性能指标测试

1.东西南北的红绿灯可以通过倒计时来禁止和发亮。

2.实现在1秒到99秒内可调。

3.能在数码管上分别显示两个方向的交通灯倒计时，。

4.红黄绿灯的变化基本符合实际交通灯。

5方向红灯倒计时30s,绿灯26s，倒计时至0s，黄灯亮倒计时3，红绿灯转换黄灯闪烁。

4.3 误差分析

本题目没有误差分析。

5 实训心得体会

从一开始完全没有头绪到画出设计流程图，在接下来熟悉Verilog HDL,下载Quartus9.0并熟练操作。

通过本次实训，使我对EDA这门课有了更深的了解，课堂上所学到的知识要融会贯通，要自己亲手去操作、学习，而且尽可能多的去拓展知识，去揣摩我们学到的东西。遇到难题别慌张，确定预想结果及方案，分模块解决，问题就会变得简单。另外一个模块做好最好先编译一下，成功后再做接下来的。

通过这次EDA实训，使我对EDA更加的充满兴趣，同时对QuartusⅡ这个软件有了进一步的了解，我学会了如何设计一个交通灯控制电路并且成功验收。在进行实训的的过程中，不仅提高了我的编程能力，同时还让我对交通灯控制系统也进一步认识并加深了学习。当然实训当中，我遇到许多问题，通过上网查找资料，询问老师同学后使问题得到了解决。在此，非常感谢老师和同学的帮助。我认真的学习了每一条程序的作用，在验收的时候也能基本回答出老师问的每一个问题。我深刻的明白了知识在于一点一点的积累，这一次的实训涉及了方方面面的知识，有分频器，有减法计数器等等模块的设计，可以说这是对我们能力的一次大检验。

所以，这让我懂得了很多知识都是要平时积累的，知识积累得多了那我们学习的时候就会有更多的依据，会有更多新的想法。所以今后一定要积累更多的知识，为以后对各个科目的深入学习做铺垫。同时也要懂得把学到的知识运用到实际当中去。

6 参考文献

[1] 谢自美．电子线路设计·实验·测试（第二版）．武汉：华中科技大学出版社，2000．

[2] 江国强．EDA技术与应用（第五版）．北京：电子工业出版社，2017．

[3] 潘松，黄继业，潘明．EDA技术实用教程——VerilogHDL版（第五版）．北京：科学出版社，2013．

[4] 阎石．数字电子技术基础（第五版）．北京：高等教育出版社，2006．

附录1：仿真波形图（部分模块）

①
总模块仿真（需要去掉分频器）：

②暂停模块：

③计时模块：

附录2:程序清单