求单片机交通灯控制系统设计的程序（最后有中文解析）

1、一路延时60S，

一路延时40S

(演示时为节省时间，一路延时15S，一路延时10S>>

两路时间分别用不同的数码管显示；

－－相同的，即可。

－－比如：

－－东西绿灯、南北红灯，两个方向的数字显示，都是60s倒计时。

－－东西红灯、南北绿灯，两个方向的数字显示，都是40s倒计时。

－－两路时间虽然不同，数码管显示应该是相同的，完全可以用一组数码管显示。

2.紧急通行控制，如某一方向现为红灯，通过按键强行切换为绿灯，而另一路改为红灯，延时若干秒(10S)后，恢复原状态(红灯)继续倒数

－－不应恢复原状态。

－－比如：

－－东西绿灯、南北红灯，两个方向的数字显示，都是60s倒计时。

－－在 59s 时，即仅仅剩下 1s 时，被强制转换了红绿灯。

－－那么 10s 后，再恢复原状态 ?

－－原状态，仅仅有 1s，还恢复它干什么 ?

－－这时间，可能，都不够汽车起步用的。

－－恢复原来的半截状态，显然不合理。

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

1．EDA/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。

要完成本实验，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、17……2、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

-----------------------------------------------------------------------------------

library ieee

use ieee.std_logic_1164.all

use ieee.std_logic_arith.all

use ieee.std_logic_unsigned.all

--------------------------------------------------------------------

entity exp18 is

port( Clk : in std_logic --时钟输入

Rst : in std_logic --复位输入

R1,R2 : out std_logic --红灯输出

Y1,Y2 : out std_logic --黄灯输出

G1,G2 : out std_logic --绿灯输出

Display : out std_logic_vector(7 downto 0) --七段码管显示输出

SEG_SEL : buffer std_logic_vector(2 downto 0) --七段码管扫描驱动

)

end exp18

--------------------------------------------------------------------

architecture behave of exp18 is

signal Disp_Temp : integer range 0 to 15

signal Disp_Decode : std_logic_vector(7 downto 0)

signal SEC1,SEC10: integer range 0 to 9

signal Direction : integer range 0 to 15

signal Clk_Count1: std_logic_vector(9 downto 0) --产生0.5Hz时钟的分频计数器

signal Clk1Hz: std_logic

signal Dir_Flag : std_logic --方向标志

begin

process(Clk)

begin

if(Clk'event and Clk='1') then

if(Clk_Count1<1000) then

Clk_Count1<=Clk_Count1+1

else

Clk_Count1<="0000000001"

end if

end if

end process

Clk1Hz<=Clk_Count1(9)

process(Clk1Hz,Rst)

begin

if(Rst='0') then

SEC1<=0

SEC10<=2

Dir_Flag<='0'

elsif(Clk1Hz'event and Clk1Hz='1') then

if(SEC1=0) then

SEC1<=9

if(SEC10=0) then

SEC10<=1

else

SEC10<=SEC10-1

end if

else

SEC1<=SEC1-1

end if

if(SEC1=0 and SEC10=0) then

Dir_Flag<=not Dir_Flag

end if

end if

end process

process(Clk1Hz,Rst)

begin

if(Rst='0') then

R1<='1'

G1<='0'

R2<='1'

G2<='0'

else --正常运行

if(SEC10>0 or SEC1>3) then

if(Dir_Flag='0') then --横向通行

R1<='0'

G1<='1'

R2<='1'

G2<='0'

else

R1<='1'

G1<='0'

R2<='0'

G2<='1'

end if

else

if(Dir_Flag='0') then --横向通行

R1<='0'

G1<='0'

R2<='1'

G2<='0'

else

R1<='1'

G1<='0'

R2<='0'

G2<='0'

end if

end if

end if

end process

process(Clk1Hz)

begin

if(SEC10>0 or SEC1>3) then

Y1<='0'

Y2<='0'

elsif(Dir_Flag='0') then

Y1<=Clk1Hz

Y2<='0'

else

Y1<='0'

Y2<=Clk1Hz

end if

end process

process(Dir_Flag)

begin

if(Dir_Flag='0') then --横向

Direction<=10

else--纵向

Direction<=11

end if

end process

process(SEG_SEL)

begin

case (SEG_SEL+1) is

when "000"=>Disp_Temp<=Direction

when "001"=>Disp_Temp<=Direction

when "010"=>Disp_Temp<=SEC10

when "011"=>Disp_Temp<=SEC1

when "100"=>Disp_Temp<=Direction

when "101"=>Disp_Temp<=Direction

when "110"=>Disp_Temp<=SEC10

when "111"=>Disp_Temp<=SEC1

end case

end process

process(Clk)

begin

if(Clk'event and Clk='1') then--扫描累加

SEG_SEL<=SEG_SEL+1

Display<=Disp_Decode

end if

end process

process(Disp_Temp) --显示转换

begin

case Disp_Temp is

when 0=>Disp_Decode<="00111111" --'0'

when 1=>Disp_Decode<="00000110" --'1'

when 2=>Disp_Decode<="01011011" --'2'

when 3=>Disp_Decode<="01001111" --'3'

when 4=>Disp_Decode<="01100110" --'4'

when 5=>Disp_Decode<="01101101" --'5'

when 6=>Disp_Decode<="01111101" --'6'

when 7=>Disp_Decode<="00000111" --'7'

when 8=>Disp_Decode<="01111111" --'8'

when 9=>Disp_Decode<="01101111" --'9'

when 10=>Disp_Decode<="01001000" --'='

when 11=>Disp_Decode<="00010100" --'||'

when others=>Disp_Decode<="00000000" --全灭

end case

end process

end behave