交通灯控制器___EDA课程设计实验报告

目录 1 课程设计要求 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·3 2 电路功能描述 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·3 3 设计方案 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·3 4 设计原理图 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·4 5 VHDL语言 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·4 6 仿真截图 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·6 7 心得体会 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·11 8 参考文献 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·11 1 1. 课程设计要求 1.1.红、黄、绿灯分别控制显示； 1.2.每一个状态分别分配一个时间显示（两位十进制，倒计时） ； 1.3.符合实际交通规律。 2.电路功能描述 本设计是实现交通灯的控制，模拟实现了红、绿、黄灯指挥交通的功能。本 设计适用东西和南北方向的车流量大致相同的路口，红灯显示时间 30S，绿灯显 示时间 25S，黄灯显示时间 5S，同时用数码管指示当前的状态（红、绿、黄灯） 的剩余时间。当有紧急状况发生时，两个方向都禁止通行，并且显示红灯，当紧 急状况解除后，重新计时并且指示时间。 3.设计方案 根据设计要求，需要控制显示红、黄、绿三个灯的亮灭状态及显示的时间。 这个设计主要由两部分组成，红黄绿灯的显示模块，显示时间模块。由实际的交 通情况可知，东西方向的显示情况是一致的，南北方向的显示情况也是一致 ， 故在设计的时候就只考虑两种状态，将东西方向合成一种，南北方向合成一种。 红黄绿灯的显示模块用两组共 6 个灯显示，时间显示模块用 LED数码管显示。 此外，本交通灯控制器设置的红黄绿显示方式是参照一些城市的显示规律， 红灯 30S，绿灯 25S，黄灯 5S，同时用数码管指示当前状（红、绿、黄灯）的剩 余时间。另外还设有一个紧急状态，当特殊情况发生时，两个方向都禁止通行， 指示红灯， 紧急状态解除后， 重新计时并指示时间。 时间采用倒计时的方式显示。 本设计采用 VHDL语言编程，描述各个硬件模块实现的功能，使红、黄、绿 灯的转换有一个准确的转换顺序和时间间隔，并进行仿真，通过仿真的结果，得 出实验的结果。 在正常情况下的一个完整周期内， 交通灯控制器系统一共有四种状态， 分别 是东西红、南北绿，东西红、南北黄，东西绿、南北红，东西黄、南北红。其运 行方式为东西红、南北绿→东西红、南北黄→东西绿、南北红→东西黄、南北绿, 东西黄、 南北绿结束后再回到东西红、南北绿的状态， 整个周期持续 60s。 urgency 为紧急控制信号， 为高电平时系统转换为东西南北均是红灯亮的状态， 状态结束 后系统重新设置，转换为东西红，南北绿的状态。 2 4.设计的原理图 判断是否是紧急情况 东西红灯亮 30S，南北绿灯亮 25S 东西南北 均红灯 东西红灯亮 5S，南北黄灯亮 5S 东西绿灯亮 25S，南北红灯亮 25S 东西黄灯亮 5S，南北红灯亮 5S 开 始 结 束 是 不是 循 环 3 5.VHDL硬件描述语言 LIBRARY IEEE ; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL ; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY traffic IS --定义实体 PORT( clk : IN STD_LOGIC; --CLK为时钟信号（1Hz） urgency : IN STD_LOGIC; --紧急状态控制端 led : BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(5 DOWNTO 0); --红黄绿绿黄红 East_West,South_North : BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0)); END; --东西、南北倒计时数码管（高 4 位为十位，低 4 位为个位） ARCHITECTURE rtl OF traffic IS --定义结构体 BEGIN PROCESS(clk,urgency) BEGIN IF urgency = 1 THEN --出现紧急状态 led “00110000“) THEN East_West = “00101001“; --计数错误时纠正到初始转态 South_North = “00100100“; led = “100100“; --东西红灯亮 30 秒，南北绿灯亮 25 秒 ELSIF (East_West = “00000101“ AND South_Nort