1、实验七 十字路口交通灯控制器一 实验目的1 了解交通灯的亮灭规律。2 了解交通灯控制器的工作原理。3 熟悉 VHDL 语言编程，了解实际设计中的优化方案。二 硬件需求1EDA/SOPC 实验箱一台。三 实验原理交通灯的显示有很多方式，如十字路口、丁字路口等，而对于同一个路口又有很多不同的显示要求，比如十字路口，车子如果只要东西和南北方向通行就很简单，而如果车子可以左右转弯的通行就比较复杂，本实验仅针对最简单的南北和东西直行的情况（如图1 和图 2 所示） 。完成本实验，首先必须了解交通路灯的亮灭规律。本实验需要用到实验箱上交通灯模块中的发光二极管，即红、黄、绿各三个。依人们的交通常规， “红灯
2、停，绿灯行，黄灯提醒” 。其交通灯的亮灭规律为：初始态是两个路口的红灯全亮，之后东西路口的绿灯亮，南北路口的红灯亮，东西方向通车，延时一段时间后，东西路口绿灯灭，黄灯开始闪烁。闪烁若干次后，东西路口红灯亮，而同时南北路口的绿灯亮，南北方向开始通车，延时一段时间后，南北路口的绿灯灭，黄灯开始闪烁。闪烁若干次后，再切换到东西路口方向，重复上述过程。在实验中使用 8 个七段码管中的任意两个数码管显示时间。东西路和南北路的通车时间均设定为20s。数码管的时间总是显示为 19、18、172、1、0、19、18。在显示时间小于 3 秒的时候，通车方向的黄灯闪烁。四 实验内容本实验要完成任务就是设计一个简单
3、的交通灯控制器，交通灯显示用实验箱的交通灯模块和七段码管中的任意两个来显示。系统时钟选择时钟模块的 1KHz 时钟，黄灯闪烁时钟要求为 2Hz，七段码管的时间显示为 1Hz 脉冲，即每 1s 中递减一次，在显示时间小于 3 秒的时候，通车方向的黄灯以 2Hz 的频率闪烁。系统中用 S1 按键进行复位。五 实验步骤完成交通灯控制器的实验步骤如下：1首先打开 Quartus II 软件，新建一个工程，并新建一个 VHDL File。2按照自己的想法，编写 VHDL 程序。3对自己编写的 VHDL 程序进行编译并仿真。4仿真无误后，根据附录一的引脚对照表，对实验中用到时钟、七段码显示及交通灯模块的
4、LED 对应的 FPGA 引脚进行管脚绑定，然后再重新编译一次。5用下载电缆通过 JTAG 接口将对应的 sof 文件下载到 FPGA 中。6观察交通灯控制器的工作是否满足实验要求。注意:此实验需管脚复用下面是交通等控制器参考电路。模块“div_1000”把 1kHz 时钟分频输出 1Hz 时钟。count 用于 20 秒倒计时，并输出方向标志 Dir_Flag。sel_time 用于输出选通，即对于数码管地址 SEL 从“000“ “111“分别输出秒十位、秒个位和分隔符“=”(编码 “10001“)或“|”( 编码“10011)。用实验二中对应模块稍微修改一下即可实现。deled 用于对
5、BCD 编码译码驱动数码管显示数字。用实验二中相应模块，将 BCD 码扩展一位，“00000”“01111”显示原有的“0”“F” ，最高位为“1”显示特殊字符，如“10001”显示“=” 、“10010”显示“| ”。control 用于控制横向和纵向的红灯、绿灯显示和黄灯闪烁控制。下面是完整 VHDL 程序，请参考例程按上图编写出各模块，对各个模块进行仿真；并用原理图作为顶层文件，完成整个设计。六、实验报告要求1详细论述各模块功能和设计思路。2分析“count ”模块的仿真波形及实验结果。3如果要将 1KHz 的时钟分频得到 250Hz 的时钟，写出至少三种不同的 VHDL 源码（尽量写出最简单的方案） 。4实验的心得体会。
