【毕业设计】基于FPGA的交通灯控制器设计与开发.doc在线文档共19页 ㊣ 精品文档 值得下载

设计 思路，下面说明系统的在时间显示功能模块中，接收到前面的设置时间剩 余时间使能信号，运用前面说明的现实方式的逻辑，计算出等待时间，在该向通行 时显示剩余时间，在该向等待时显示等待时间，最终将时间信号输出到数码管显示模 块另外，由于数码管数量的限制，只能次性显示个即四组，那么究竟是显 示倒计时还是显示设置时间就需要个开关信号来区分，于是设置个输入信号来判 别是否进入设置模式，并且只能在设置模式下设置时间。

信号灯显示功能模块 则将状态转换模块输出的使能信号和的信号以及当前剩余时间作为输入， 根据状态点亮相应的信号灯。

显示功能模块的原理和信又是它之前 状态通行时间之和，在显示的效果上就是总会有两组倒计时数值是相同的，即相邻状 态的那两 用四组数码管来显示主次干道直行和左转倒计时，首先需要了解这四组数码管 显示的规律，也就是显示计数的规律。

在网上查阅资料的时候，通过观看段视频， 我茅塞顿开。

这个视频展示的是基于单片机实现的交通灯控制器的实物功能演示， 它也是利用了四组数码管分别显示四个方向的倒计时。

通过反复观看我发现，其实在 四个方向中，个是通行倒计时，另外三个是等待倒计时，而等待倒计时又是它之前 状态通行时间之和，在显示的效果上就是总会有两组通过反复观看我发现，其实在 四个方向中，个是通行倒计时，另外三个是等待倒计时，而等待倒计时这个视频展示就是显示计数的规律。

在网上查阅资料的时候，通过观看段视频， 我茅塞顿开。

部分内容简介的基础上由倒计 时进行状态的变换。

以上都是比较容易实现的，也是很多经典的例子上有讲解过的， 下面我着重说明下如何实现四个方向同时进行等待和通行的倒计时。

用四组数码管来显示主次干道直行和左转倒计时，首先需要了解这四组数码管 显示的规律，也就是显示计数的规律。

在网上查阅资料的时候，通过观看段视频， 我茅塞顿开。

这个视频展示的是基于单片机实现的交通灯控制器的实物功能演示， 它也是利用了四组数码管分别显示四个方向的倒计时。

通过反复观看我发现，其实在 四个方向中，个是通行倒计时，另外三个是等待倒计时，而等待倒计时又是它之前 状态通行时间之和，在显示的效果上就是总会有两组倒计时数值是相同的，即相邻状 态的那两个是相同的，个是正在通行，个是等待上状态通行的结束。

这之后的 两个状态显示的倒计时是累加上之前未通行状态的设置时间和正在通行状态的剩余 时间之和。

如图所示 图状态转换图 主干道左转次干道左转主干道直行次干道直行 图倒计时显示方式以主干道正在通行为例 主干道左转 等待时间 次干道左转 等待时间 主干道直行 通行时间 次干道直行 等待时间 主直剩余时间 主直剩余时间 主直剩余时间 主左通行时间次直通行时间 主左通行时间 系统框架设计 通过以上分析，可以较为清晰地看出在系统设计状态转换和些实现方式的设计 思路，下面说明系统的框架整体设计思路。

整体框架思路为首先将教学实验板提供的时钟信号分频，转换为 可利用的信号，同时为了实现绿灯在内闪烁次，再转换出个的 信号提供给需要闪烁的绿灯。

然后是设置时间的功能模块，通过开关可以分别设 置四个方向的运行时间，并将设置的时间传送到状态转换模块中。

在状态转换功能模 块中，通过前面传送来的设定通行时间进行倒计时和转换状态，并输出当前方向通行 剩余时间和四向使能信号。

在时间显示功能模块中，接收到前面的设置时间剩 余时间使能信号，运用前面说明的现实方式的逻辑，计算出等待时间，在该向通行 时显示剩余时间，在该向等待时显示等待时间，最终将时间信号输出到数码管显示模 块另外，由于数码管数量的限制，只能次性显示个即四组，那么究竟是显 示倒计时还是显示设置时间就需要个开关信号来区分，于是设置个输入信号来判 别是否进入设置模式，并且只能在设置模式下设置时间。

信号灯显示功能模块 则将状态转换模块输出的使能信号和的信号以及当前剩余时间作为输入， 根据状态点亮相应的信号灯。

显示功能模块的原理和信号灯显示模 块类似，也是根据同步状态使能信号，通过刷新字符的方式，改变和显示当前通 行状态。

最后，数码管显示功能模块是结合教学开发板数码管的编码规则将 码转换为七段码，在译码后显示出来。

图系统框图 分频 四向时间设置状态转换 时间显示 信号灯显示 数码管显示 显示 设定时间 运行 时间 使能 信号 信号 上图所示的系统框图只是大致说明系统的框架和流程，没有具体到每个模块的输 入和输出，在前面的文字描述中有所说明，更加详细的设计说明将在后面模块功能说 明的详细介绍。

输入输出设计 根据功能需要，输入设计采用拨动开关，共个。

其中，设置四向时间用个， 另外两个分别用于暂停和复位，即分频的和状态装换的输入。

时钟信号输 入为的时钟频率振荡器。

在这里补充说明点，教学开发板的按键弹 起为高电平，按下为低电平，我在实验中发现不适合作为设置开关，所以没有采用 其实拨动开关更能在测试时较好地显示状态和反应问题，便于寻找点。

输入设计采用个数码管用于显示倒计时，个灯作为交通信号灯， 屏同步显示运行状态。

图输入输出设计 模块设计过程 分频模块 该模块实现的是对晶振时钟信号的分频功能，采用传统的半就翻转 的计数技巧，这功能在很多资料上都能查找到相关代码，就不再赘述。

为了实现绿 灯在内闪烁次，需要个的信号，这里次性产生两种信号和 ，便于之后模块的使用。

的信号产生实际就是在分频的基础上，改 变每次移位的位数，使每次移位为的两倍，这样产生信号的周期就缩短了倍， 自然形成了的信号。

时间设置模块 该模块的位置靠前，主要是实现对四个方向通行时间的设置，其设置的结果，最 为此后模块的输入，故置于前端。

该模块根据时间设置拨动开关的情况，采用累加计 数方式设定通行时间，为了便于置数，采用十位个位分别置数的方式，即十位和个 位在设置拨动开关有效时，按照从到的顺序累加，到又返当然与程序中设 置的初始时间有 第章系统仿真 下面分别仿真各项功能，由于的分频在仿真中不易观察和实现，故分频 部分只在实际下载后进行验证，除去分频模块后，使用普通的信号驱动整个电路 进行仿真。

屏输出需要在的频率下才能显示。

运行功能 开始时，系统初始全部为零，在为高时，开始读入程序中的初始值， 为低后，系统开始运行。

下图所显示的就是，四向初始通行时间为， ，初始主干道直行方向已经运行结束，转换为主干道左转运行，其他三向等待通 行时间为。

由于使用的是相同频率的信号，绿灯只能在两个周期 内闪烁次。

下图所示的是个完整的运行周期。

设置功能 只有当高有效有效时，才能进行各向通行时间的设置。

下图所示，在 为低时，设置无效，在为高时，分别设置次干道直行十位个位次，即加 计数次，从原来的变为，同时数码管显示的也是设置时间而不是运行时间。

设置所有方向的通行时间，仿真如下图，注意不能同时设置多个数位。

暂停复位功能 暂停功能是通过将分频模块置零来实现的，因为去除了分频装置，这里无法仿真。

复位信号有效时，系统重新装入程序预置值，如下图所示。

屏显示功能 由于屏显示需要的时钟信号，仿真时间较长，故没有把所有情况全 部仿真出来，只以下图为例。

为了更好的展示我所做的各项功能，包括很多未能在仿真中演示的，我特地制作 了段左右的视频。

附功能展示视频交通灯 第章实验总结 心得体会 看着手边不断变换的交通信号灯以及倒计时显示的数码管，回顾这周以来为课 设所做的所有努力，感慨良多。

只有亲身去努力尝试，才回收获真正的知识和能力。

为了找到切合实际的解决方案，我采用实地调查和网络搜集为了寻找可能存在的 ，我反复测试下载后的板子，尽量穷尽各种可能出现的特殊情况，发现问 题及时修改。

值得欣慰的是，所有的努力没有白费，到目前为止所做出的成果还是比 较令我满意的。

在这里，要感谢曾喻江老师的教诲，感谢学校开设这门课程设计，给我们了次 充分锻炼，将理论知识付诸实践的机会。

书上的知识再多，都是死的，即使你完全记 住，也无法在实际使用中游刃有余地去利用它们，不能让知识为我所用。

同时，在解 决问题的时候，会发现自己依旧欠缺的知识，需要我们耐心地去查阅资料，不断补充 新的领域的知识。

这样的种锻炼，可以帮助我们形成种习惯，在今后工作学习中， 自然地去运用相同的方法解决不同的问题。

很多同学说，本科期间做项目找实习的机会太少，其实他们忽略了像课程设计这 样的宝贵机会。

大学三年，我们学习了很多工程技术的知识，但却经常性的忽视在这 些课程中的课程设计这个关键环节，认为它们只不过是走过场，抄抄代码，写写报告 就够了。

其实不然，课程设计本身就是次做项目的经历，它要求你严格按照项目规 程操作，在时间和进度上，都要有项目意识。

曾老师在课程开始的第节课，就花了 大量的时间讲述项目的做法，但是当时很多同学并没有在意，包括我。

虽然我学习过 信息系统等软件开发的流程和方法，但是与实际运用严重脱节，没有那种清晰而强烈 的工程思想，而是沿用做步看步的原始想法。

这也直接导致了我在当初选择选做 题开题失利的结果，现在想来，就是因为选定题目后，没有做足够充分的可行性研究 和系统概要设计，没有明确自己到底可以实现哪些功能，哪些功能可能还有困难。

在 开题说明的时候，我