汽车转向灯与交通灯控制 FPGA 设计 Verilog Quartus

名称汽车转向灯与交通灯控制 FPGA 设计 Verilog Quartus软件Quartus语言Verilog功能介绍本设计包含汽车转向灯控制和交通灯控制两个 FPGA 实验工程适合用于 Verilog 数字逻辑课程设计、EDA 实验和 FPGA 入门项目参考。汽车转向灯部分通过按键输入控制左转、右转和紧急双闪状态输出端连接 LED用于模拟车辆转向灯在不同操作状态下的闪烁效果。 汽车转向灯控制模块以时钟 cp 作为系统节拍输入z、y、j 分别作为左转、右转和紧急状态控制键。系统空闲时左右灯均熄灭左转状态下左灯按节拍闪烁右转状态下右灯按节拍闪烁紧急状态下左右灯同步闪烁。模块内部设置可调整的 CLK_FREQ_HZ 参数便于根据实际输入时钟频率修改分频计数使闪烁节奏适配不同实验环境。 交通灯控制部分围绕红绿灯时序控制展开配套包含红绿灯控制模块、数码管显示模块等内容可用于展示交通信号灯状态切换和倒计时显示逻辑。工程包含 Quartus 项目文件、Verilog 程序、仿真波形和设计文档图片便于学习者从代码、RTL结构、仿真结果和工程配置多个角度理解设计。运行环境开发语言Verilog 开发软件Quartus 工程类型FPGA/EDA 数字逻辑设计工程 主要工程文件包括汽车转向灯 controlwd 工程和交通灯 Traffic_Light_Control 工程工程中包含 .qpf、.qsf、.vwf、Verilog 源码及仿真相关文件。设计思路汽车转向灯控制采用有限状态机实现状态划分为 QA、QB、QC、QD 四种工作模式。QA 表示左右灯均灭的空闲状态QB 表示左转闪烁状态QC 表示右转闪烁状态QD 表示紧急双闪状态。状态转移由 z、y、j 三个按键信号控制其中紧急状态 j 具有较高优先级能够从空闲状态进入双闪模式。 为了实现周期性闪烁模块内部加入分频计数器 tick_cnt根据 CLK_FREQ_HZ 参数产生 second_tick 节拍信号。进入闪烁状态时blink_phase 首先置为亮之后在状态保持期间每到一个节拍翻转一次从而形成 LED 亮灭交替的效果。返回空闲状态时blink_phase 清零左右输出均保持熄灭。 输出逻辑根据当前状态和 blink_phase 组合生成 LD、RD 两路 LED 控制信号。QA 状态下 LD、RD 均为 0QB 状态下 LD 随 blink_phase 闪烁、RD 熄灭QC 状态下 RD 随 blink_phase 闪烁、LD 熄灭QD 状态下 LD、RD 同步随 blink_phase 闪烁。这样的结构将状态转移、节拍产生和输出控制分开代码层次清晰便于修改闪烁频率和扩展控制条件。 交通灯控制工程采用模块化方式组织包含红绿灯控制模块和数码管显示模块。红绿灯控制逻辑负责信号灯状态切换数码管显示模块用于显示相关计时或状态信息整体适合作为状态机设计、分频计数、显示译码和交通信号控制实验的综合参考。模块结构主要模块包括 1. controlwd汽车转向灯顶层控制模块输入时钟和左转、右转、紧急控制信号输出左右转向灯 LED 控制信号。 2. Traffic_Light_Control交通灯控制工程主模块用于实现交通信号灯控制相关逻辑。 3. RGY红绿灯控制相关模块用于交通灯红、绿、黄灯状态控制。 4. HEX数码管显示模块用于交通灯工程中的数码管显示译码。 工程文件包含 Verilog 源码、Quartus 工程配置、仿真波形文件和编译输出文件便于直接打开工程查看模块连接、RTL 图和仿真波形。开发板验证工程包含 Quartus 管脚约束/分配文件可用于开发板引脚分配和硬件下载验证。汽车转向灯工程可将 LD、RD 连接至开发板 LED通过 z、y、j 控制键观察左转闪烁、右转闪烁和紧急双闪效果交通灯工程可结合红绿灯输出和数码管显示进行板级验证。演示视频包含汽车转向灯演示视频和交通灯演示视频可直观看到转向灯闪烁控制以及交通灯控制效果。演示视频请关注公众号后获取对应资料查看。演示视频请关注公众号后获取对应资料查看。仿真图/仿真说明/设计文档图片设计文档图片内容包括工程文件、程序文件、程序编译、RTL 图、状态图、仿真图、整体仿真图、红绿灯控制模块和数码管显示模块等适合配合源码理解工程结构、状态机设计和仿真结果。部分代码以下展示顶层模块controlwd的部分代码完整代码可关注下方公众号卡片获取。module controlwd ( input wire cp, // 时钟输入 input wire z, // 左转向灯控制键 input wire y, // 右转向灯控制键 input wire j, // 紧急状态控制键 output reg LD, // 左转向灯输出连接到最左端LED output reg RD // 右转向灯输出连接到最右端LED ); // // 参数与状态编码 // // 时钟频率参数单位Hz用于把“cp”分频到1秒节拍 // 若实际为1Hz请将其改为1若为50MHz请改为50000000以此类推 parameter integer CLK_FREQ_HZ 20;//默认20Hz // 状态编码QA00, QB01, QC10, QD11 localparam [1:0] QA 2b00; localparam [1:0] QB 2b01; localparam [1:0] QC 2b10; localparam [1:0] QD 2b11; // 当前状态与下一状态 reg [1:0] state QA; // 初始为QA左右均灭 reg [1:0] next_state; // // 1秒节拍分频器 // // 计数到CLK_FREQ_HZ-1产生一次1秒到达信号second_tick reg [31:0] tick_cnt 32d0; // 计数器初值为0 wire second_tick (tick_cnt (CLK_FREQ_HZ - 1)); always (posedge cp) begin if (second_tick) begin tick_cnt 32d0; // 到达1秒清零重新计数 end else begin tick_cnt tick_cnt 1; // 累加计数 end end // // 闪烁相位控制 // // blink_phase1表示“亮”0表示“灭” // 进入闪烁状态时先置为亮随后每过1秒翻转一次 reg blink_phase 1b0; // // 下一状态组合逻辑根据题目要求的跳转条件 // always (*) begin next_state state; // 默认保持当前状态 case (state) QA: begin // 在QA时按优先级处理j紧急 z左转 y右转 if (j) next_state QD; else if (z) next_state QB; else if (y) next_state QC; end QB: begin // QB左转闪烁当z0时返回QA if (!z) next_state QA; end QC: begin // QC右转闪烁当y0时返回QA if (!y) next_state QA; end QD: begin // QD紧急双闪当j0时返回QA if (!j) next_state QA; end default: begin next_state QA; end endcase end // // 状态寄存与闪烁相位更新 // always (posedge cp) begin // 状态更新 state next_state; // 当状态发生变化时进行“起始亮/灭”设定 if (state ! next_state) begin if (next_state QA) begin blink_phase 1b0; // 回到QA时灭 end else begin blink_phase 1b1; // 进入QB/QC/QD时先亮起 end end else begin // 状态未变更时若处于闪烁类状态每1秒翻转一次亮灭 if (second_tick) begin if (state QA) begin blink_phase 1b0; // 在QA保持灭 end else begin blink_phase ~blink_phase; // 闪烁翻转 end end end end // // 输出控制 // // QALD0RD0 // QBLDblink_phaseRD0 // QCLD0RDblink_phase // QDLDblink_phaseRDblink_phase always (*) begin // 默认灭 LD 1b0; RD 1b0; case (state) QA: begin LD 1b0; RD 1b0; end // ... 以下代码略完整源码请下载压缩包查看代码获取点击下方公众号卡片