基于FPGA实现的交通灯控制器一、实验室名称通信实验室(实训楼二楼)二、实训内容本实验为VerilogHDL的程序设计仿真，通过实验掌握状态机，时序CLK的控制模块，及时序同步的控制方式。实验要求：1.LED灯显示交通灯状态。2.7段数码管显示当前状态剩余时间。状态要求：1.主干道绿灯亮35s支道绿灯亮25s。2.当主干道绿灯亮时，支道亮红灯。3.由绿灯转红灯时，黄灯亮5s。3.时钟为1KHz。能实现倒计时显示。4.由初始状态开始计数，对应状态指示。三、实验原理3.1设计思路和原理本次设计是针对十字路口，进行南北和东西直行情况下交通灯控制。设定东西方向为主干道方向，根据交通灯的亮的规则，在初始状态下四个方向的都为红灯亮启，进入正常工作状态后，当主干道上绿灯亮时，支干道上红灯亮，持续35S后，主干道和支干道上的黄灯都亮启，持续5S后，主干道上红灯亮启，支干道上绿灯亮启持续25S，之后主干道和支干道上的黄灯都亮启5s，一个循环完成。循环往复的直行这个过程。其过程如下图所示：状态主干道支干道秒数（S）1绿灯红灯352黄灯红灯53红灯绿灯254红灯黄灯5状态1：主干道绿灯亮支干道红灯亮35秒状态3：主干道红灯亮支干道绿灯亮25秒状态4：主干道红灯亮支干道黄灯亮5秒状态2：主干道黄灯亮支干道红灯亮5秒3.2实现方法本次采用文本编辑法，即利用VerilogHDL语言描述交通控制器，通过状态机计数法，实现设计所要求的交通灯控制及时间显示。设计中用两组红黄绿LED模拟两个方向上的交通灯，用两个7段数码管显示主干道上的交通灯剩余时间，控制时钟由试验箱上频率信号提供。3.3整体设计交通灯控制的关键是各个状态之间的转换和进行适当的时间延时，根据状态机的设计规范，本次设计了三个状态之间的循环转化，说明：该状态图为交通灯在正常情况下的状态转化图，进入控制后，状态00时主干道绿灯及支干道红灯亮起，进入状态01后两路黄灯亮起，状态11时主干道红灯及支干道绿灯亮起。进入10状态两路黄灯亮起。结束一个循环，从00状态重新开始循环。为实现控制与显示的功能，需要设计交通灯点亮顺序控制程序，倒数计时程序，七段数码管显示程序，数码管显示扫描程序。3.4具体设计根据整体设计要求，编写各个功能部分VerilogHDL程序，设置各输入输出变量说明如下:clk//实验箱1KHz的时钟计时g1,g2,r1,r2,y1,y2;//g、r、y依次为绿green红red黄灯yellow，1为主干道,2为支道四、实训步骤1、建立工程文件1）打开QuartusII8.1，点击File，NewProjectWaizard:Introdution,点击Next创建新的工程给命名为qiuge80fen，点击next，选择cycloneIII芯片，类型为FPGA，芯片型号EP3C40F78C08,)选择软件中的菜单File>NewProjectWizard，新建一个工程。2）点击NEXT进入工作目录，第一个输入框为工程目录输入框，用户可以输入如e:/eda等工作路径来设定工程的目录，设定好后，所有的生成文件将放入这个工作目录。第二个输入框为工程名称输入框，第三个输入框为顶层实体名称输入框。用户可以设定如EXP1，一般情况下工程名称与实体名称相同。使用者也可以根据自已的实际情况来设定。3）点击NEXT，进入下一个设定对话框，按默认选项直接点击NEXT进行器件选择对话框。如图1-6所示。这里我们以选用CycloneIII系列芯片EP3C40F780C8为例进行介绍。用户可以根据使用的不同芯片来进行设定。首先在对话框的左上方的Family下拉菜单中选取CycloneⅢ，在中间右边的Speedgrade下拉菜单中选取8，在左下方的Availabledevices框中选取EP3C40F780C8，点击NEXT完成器件的选取按默认选项，点击NEXT出现新建工程以前所有的设定信息2.编写程序选择软件中的菜单File>New，选择VerilogHDL，新建一个VerilogHDL文件，然后进行程序的编写。3、对设计文件进行编译QUARTUSII编译器窗口包含了对设计文件处理的全过程。在QUARTUSII软件中选择Processing>CompilerTool菜单项，则出现QUARTUSII的编译器窗口，需要说明的是在进行设计文件的综合和分析，也可以单独打开某个分析综合过程不必进行全编译界面。当完成上述窗口的设定后，点击START按钮进行设计文件的全编译。如果文件有错，在软件的下方则会提示错误的原因和位置，以便于使用者进行修改直到设...
