交通灯实验

实验三十三　交通灯实验

一、实验目的

1．熟悉VHDL语言编程，了解实际设计中的优化方案。

2．熟悉在Max＋plus II和ispDesignEXPERT软件中使用硬件描述语言输入，编译的方法。

3．了解硬件描述语言的语言规范。

二、实验硬件要求

1．数字逻辑电路实验箱。

2．数字逻辑电路实验箱1032E适配板和7128适配板。

3．PC机。

三、实验内容

1．用硬件描述语言实现交通灯实验。

2．观察实验现象，并对比实际生活中的交通灯。

四、实验原理

要完成本实验，首先必须了解交通路灯的燃灭规律。本实验需要用到实验箱逻辑电平输出模块中的发光二极管，即红、黄、绿各四个发光二极管，如图6－177所示为十字路口交通灯的分布示意图（可通过实验箱中的逻辑电平输出模块来模拟）。

图6－177　十字路口交通灯的分布示意图

依人们的交通常规，“红灯停，绿灯行，黄灯提醒”，其交通灯的燃灭规律为：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，东西方向开始通行，同时从15秒开始倒计时。倒计时到5秒时，东西路口绿灯开始闪烁，倒计时到1秒时东西绿灯灭，黄灯开始闪烁。倒计时到0秒后，东西路口红灯亮，同时南北路口的绿灯亮，南北方向开始通行，同样从15秒开始倒计时，再切换到东西路口方向，以后周而复始的重复上述过程。

提示：从上面的功能分析可知，主要设计模块是计数器模块，然后可根据计数器模块的计数状态设计输出状态即红绿灯信号控制模块。刚接触硬件描述语言时本实验有难度，想深入学习可考我们公司EDA系列实验箱及相关学习资料。本实验提供源程序，同学们可以参考相关硬件描述语言的教材读懂本实验程序，并在数电实验箱上模拟实现。下面提供顶层原理图、实验连线说明、源程序，自行编译、下载并进行实验验证。

1．实验顶层原理图

实验顶层原理图如图6－178所示。

图6－178　实验顶层原理图

2．硬件连接（两个显示时间用的数码管必须为同极性，或共阳或共阴）CPD：接1Hz左右的时钟信号。

CPS：接10kHz左右的时钟信号。

LR₁～LR₄：分别接红色发光二极管。

LG₁～LG₄：分别接绿色发光二极管。

LY₁～LY₄：分别接黄色发光二极管。

D₀～D₆：接数码管模块的A，B，C，D，E，F，G。

SEL0：接实验箱数码管模块的右边的数码管，显示个位数据。

SEL1：接实验箱数码管模块的左边的数码管，显示十位数据。

3．实验VHDL语言程序

——顶层VHDL文件：

五、实验报告要求

1．仔细分析该实验程序，可以试着将其分成几个基本模块，以备将来设计时随时调用。

2．仔细分析该实验程序，看是否将其优化。

3．仔细观察街道上的交通灯实况，根据实际情况或假想情况调整设计思路，参考如下：