停车场车位计数控制 FPGA 设计 Verilog Quartus

名称：停车场车位计数控制 FPGA 设计 Verilog Quartus

软件：Quartus

语言：Verilog

开发板/平台：Cyclone IV FPGA开发板

功能介绍

本设计实现一个停车场车位计数控制系统，使用 Verilog 语言完成 FPGA 逻辑设计，工程环境为 Quartus。系统通过入口按键和出口按键模拟车辆进出停车场，经过按键消抖后送入计数模块，实现车辆数量的同步统计。 系统输出包含停车场满位指示、空位指示、蜂鸣器报警以及数码管显示。当剩余车位为 0、停车场达到满位状态时，满位 LED 可用于状态提示，同时蜂鸣器输出报警信号；当停车场无车辆时，空位 LED 可用于提示当前车辆数为 0。车辆数量通过数码管动态扫描方式显示，便于在开发板上直观看到计数变化。 该设计适合作为 FPGA 入门综合实验、数字逻辑课程设计或 Verilog 工程实践案例，覆盖按键输入处理、状态计数、LED/蜂鸣器输出控制、数码管显示以及顶层模块例化等常见 FPGA 设计内容。

运行环境

开发语言：Verilog 开发软件：Quartus 目标平台：Cyclone IV FPGA开发板 顶层模块：park_station_top 工程包含可综合 Verilog 源码、Quartus 工程配置、管脚约束、Testbench、编译结果以及设计说明相关内容。

设计思路

系统采用模块化设计思路，将停车场计数功能拆分为按键消抖、车辆计数控制和数码管显示三个主要部分。入口按键和出口按键作为外部机械输入，先经过消抖模块处理，避免按键抖动导致一次按下被重复计数，从而提升计数结果的稳定性。 车辆计数模块负责核心控制逻辑，在时钟驱动下根据入口信号和出口信号更新当前车辆数量，并结合复位信号完成初始状态恢复。计数结果同时用于驱动满位指示、空位指示和蜂鸣器控制，当车辆数达到系统设定的边界状态时，输出对应的提示信号，避免出现超范围计数带来的显示和状态错误。 显示部分采用数码管动态扫描方式，将车辆数量转换为段选和位选输出。顶层模块负责连接各功能模块，将消抖后的入口/出口信号送入计数模块，再把计数结果送入显示模块，同时把 LED、蜂鸣器和数码管接口统一引出，便于工程综合、管脚分配和上板验证。

模块结构

主要模块包括： park_station_top：顶层模块，完成时钟、复位、入口/出口按键、LED、蜂鸣器和数码管接口连接，并例化各子模块。 key_debounce：按键消抖模块，对入口按键和出口按键分别进行抖动滤除，输出稳定的按键信号。 park_station：停车场计数模块，根据入口、出口按键状态更新车辆总数，并输出满位、空位和蜂鸣器控制信号。 display：数码管显示模块，对车辆数量进行动态扫描显示，输出位选和段选信号。 park_station_top_tb：顶层仿真 Testbench，用于对顶层停车场计数流程进行仿真验证。

开发板验证

本设计支持 Cyclone IV FPGA开发板验证，工程中包含面向开发板的管脚约束/分配文件，并配套 AC101 开发板相关实物和引脚参考图片。入口按键、出口按键、复位按键、LED、蜂鸣器以及数码管接口均通过顶层端口引出，便于在开发板上进行停车场进出计数、满位/空位状态提示和数码管显示效果验证。

演示视频

包含演示视频，可用于查看停车场计数控制在开发板上的运行效果，包括按键模拟车辆进出、数码管车辆数量变化、LED 状态提示和蜂鸣器报警等现象。

仿真图/仿真说明/设计文档图片

包含设计文档相关图片内容，覆盖工程文件、程序文件、程序编译、RTL 图、管脚分配、仿真图、Testbench、顶层仿真、按键消抖模块、停车场计数模块和显示模块等说明。仿真内容可用于理解顶层信号连接、按键输入处理、车辆计数变化以及显示输出逻辑。

部分代码

以下展示顶层模块 park_station_top 的部分代码，完整源码请下载压缩包查看。

module park_station_top(
    input clk,//输入时钟
	 input rst_n,//低电平复位--key0
    input a_key,//入口--key1
    input b_key,//出口--key2
    
    output full_led,//停车场满（高电平亮）led0
    output empty_led,//停车场空（高电平亮）led1
    output beep ,//剩余车位为0时（停车场满）,蜂鸣器报警。高电平时不响，输出1KHz=响

    output [7:0] weixuan,//数码管位选（高电平选择）
    output [7:0] duanxuan//数码管段选
);

//消抖后的按键信号
wire a;//入口按键（消抖后）
wire b;//出口按键（消抖后）
//车辆计数输出
wire [7:0] cnt_car_num;//车辆总数

//入口按键消抖
key_debounce u_key_a(
    .clk(clk),
    .button_in(a_key),
    .button_jitter(a)
);

//出口按键消抖
key_debounce u_key_b(
    .clk(clk),
    .button_in(b_key),
    .button_jitter(b)
);

//车辆计数模块（同步低电平复位）
park_station u_counter(
    .clk(clk),
    .rst_n(rst_n),
    .a(a),
    .b(b),
    .cnt_car_num(cnt_car_num),
    .full_led(full_led),
    .empty_led(empty_led),
    .beep(beep)
);

//数码管显示模块（动态扫描显示车辆数）
display u_display(
    .clk(clk),
    .cnt_car_num(cnt_car_num),
    .weixuan(weixuan),
    .duanxuan(duanxuan)
);

endmodule

代码文件（付费下载）