eda--交通灯设计。
电子工程学院。
一﹑设计任务。
设计一个十字路口的交通灯控制系统，用实验平台上的led发光二极管显示车辆通过的方向（东西和南北各一组），用数码管显示该方向的剩余时间。要求：工作顺序为东西方向红灯亮45秒，前40秒南北方向绿灯亮，后5秒黄灯亮。
然后南北方向红灯亮45秒，前40秒东西方向绿灯亮，后5秒黄灯亮。依次重复。有紧急事件时允许将某方向一直开绿灯或者开红灯，另外允许特定情况两方向均为红灯，车辆禁行，比如十字路口恶**通事故时，东西，南北两个方向均有两位数码管适时显示该方向亮灯时间。
二、题目分析与整体构思。
1)该交通灯控制器应具备的功能。
设东西和南北方向的车流量大致相同，因此红、黄、绿灯的时长也相同，定为红灯45sec，黄灯5sec，绿灯40sec，同时用数码管指示当前状态（红、黄、绿）剩余时间。另外，设计一个紧急状态，当紧急状态出现时，两个方向都禁止通行，指示红灯。紧急状态解除后，重新计数并指示时间。
2) 实现方案。
一从题目中计数值与交通灯的亮灭的关系如图（1）所示。
三﹑硬件电路设计。
1）分频器。
分频器实现的是将高频时钟信号转换成底频的时钟信号，用于触发控制器、计数器和扫描显示电路。该分频器实现的是4分频。
library ieee;
use entity fpq is
port(cin:in std_logic;
clk:buffer std_logic);
end;architecture devider of fpq is
constant n:integer:=2;
signal counter:integer range 0 to n;
begin
process(cin,clk)
begin
if falling_edge(cin)then
if counter=n then
counter<=0;
clk<=not clk;
elsecounter<=counter+1;
end if;
end if;
end process;
end;2）控制器设计。
控制器的作用是根据计数器的计数值控制发光二极管的亮、灭，以及输出倒计时数值给七段数码管的分位译码电路。此外，当检测到特殊情况（hold=‘1’）发生时，无条件点亮红灯的二极管。本控制器可以有两种设计方法，一种是利用时钟烟的下降沿读取前级计数器的计数值，然后作出反应；另一种则是将本模块设计成纯组合逻辑电路，不需要时钟驱动。
这两种方法各有所长，必须根据所用器件的特性进行选择：比如有些fpga有丰富的寄存器资源，而且可用与组合逻辑的资源则相对较少，那么使用第一种方法会比较节省资源；而有些cpld的组合逻辑资源则比较多，用第二种方法可能更好。
library ieee;
use entity ctr is
port (
hold:in std_logic;
cn:in integer range 0 to 89;
numa,numb:out integer range 0 to 45;
aout:out std_logic_vector(2 downto 0);
bout:out std_logic_vector(2 downto 0));
end;architecture bhe of ctr is
beginprocess(hold,cn)
beginif hold='0' then
aout<="011";
bout<="011";
end if;
if cn<=4 and hold='1' then
numa<=cn;
aout<="101";
elsif cn<=44 and hold='1' then
numa<=cn-5;
aout<="110";
elsif hold='1' then
numa<=cn-45;
aout<="011";
end if;
if cn<=44 and hold='1'then
numb<=cn;
bout<="011";
elsif cn<=49 and hold='1'then
numb<=cn-45;
bout<="101";
elsif hold='1' then
numb<=cn-50;
bout<="110";
end if;
end process;
end;3）计数器设计。
这里需要的计数器的计数范围为0-90。计到90后，下一个时钟沿回复到0，开始下一轮计数。此外，当检测到特殊情况（hold=‘1’）发生是，计数器暂停计数，而系统复位信号reset则使计数器异步清零。
4）分位译码电路设计。
因为控制器输出的到计时数值可能是1位或者2位十进制数，所以在七段数码管的译码电路前要加上分位电路（即将其分为2个1位的十进制数，如25分为2和5，7分为0和7）。
与控制器一样，分位电路同样可以由时钟驱动，也可以设计成纯组合逻辑电路。控制器中，引入了寄存器。为了让读者开拓眼界，分位电路就用组合逻辑电路实现。
library ieee;
use entity fw is
portni:in integer range 0 to 45;
numa,numb:out integer range 0 to 9
end;architecture beh**ior of fw is
beginprocess(ni)
beginif ni>=40 then
numa<=4;
numb<=ni-40;
elsif ni>=30 then
numa<=3;
numb<=ni-30;
elsif ni>=20 then
numa<=2;
numb<=ni-20;
elsif ni>=10 then
numa<=1;
numb<=ni-10;
else numa<=0;
numb<=ni;
end if;
end process;
end;5）数码管驱动设计。
串行连接，即每个数码管对应的引脚都接在一起（如每个数码管的a引脚都接到一起，然后再接到cpld/fpga上的一个引脚上），通过控制公共端为高电平控制相应数码管的亮、灭（共阴极数码管的公共端为高电平时，led不亮；共阳极的公共端为低电平时，led不亮）。
串行法的优点在于消耗的系统资源少，占用的i/o口少，n个数码管只需要（7+n）个引脚（如果需要小数点，则是（8+n）个引脚）。其缺点是控制起来不如并行法容易。
library ieee;
use use
entity disp is
port(ain:in std_logic_vector(3 downto 0);
aout:out std_logic_vector(6 downto 0));
end;architecture art7 of disp is
beginprocess(ain)is
begincase ain is
when "0000"=>aout<="1000000";
when "0001"=>aout<="1111001";
when "0010"=>aout<="0100100";
when "0011"=>aout<="0110000";
when "0100"=>aout<="0011001";
when "0101"=>aout<="0010010";
when "0110"=>aout<="0000010";
when "0111"=>aout<="1111000";
when "1000"=>aout<="0000000";
when "1001"=>aout<="0010000";
when others =>aout<="0001110";
end case;
end process;end;
library ieee;
use use
entity kz is
port(clk:in std_logic;
i1:in std_logic_vector(6 downto 0);
i2:in std_logic_vector(6 downto 0);
i3:in std_logic_vector(6 downto 0);
i4:in std_logic_vector(6 downto 0);
o1:out std_logic_vector(6 downto 0);
o2:out std_logic_vector(6 downto 0);
o3:out std_logic_vector(6 downto 0);
o4:out std_logic_vector(6 downto 0));
end;architecture art9 of kz is
beginprocess(clk,i1,i2,i3,i4) is
beginif clk='1' then
o1<=i1;
o2<=i2;
o3<=i3;
o4<=i4;
end if;
if clk='0' then
o1<="1111111";
o2<="1111111";
o3<="1111111";
o4<="1111111";
end if;
end process;
end;7）下图为交通灯控制器的顶层文件连接图。
电路图第一部分：
电路图第二部分：
2．**结果。
3．心得体会。
老师布置的这次eda设计实验使我感触良多。第一次接触硬件，心里有点小激动小紧张，一是自己基础较薄弱，二是动手能力较弱，以至于我如何调试波形不出，就算**是参考同学的我也调不出！这使我略微烦躁，但是在我遇到问题时，总是有同学向我伸出援手，助我渡过难关，帮我理解**和波形，这让我再次感受到同学的耐心和合作的力量。
最后通过这次试验，不紧让我学习了vhdl语言，quartus ii的用法，还提升了我查阅资料，学习新技能新知识与他人合作的能力，感谢老师！
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