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1、设计课题二：交通灯控制电路设计一、问题描述：交通灯的显示有很多方式，如十字路口、丁字路口等，而对于同一个路口又有很多不同的显示要求，比如十字路口，车辆如果只要东西和南北方向通行就很简单，而如果车子可以左右转弯的通行就比较复杂，本实验仅针对最简单的南北和东西直行的情况。二、功能要求：要完成本实验，首先必须了解交通路灯的燃灭规律。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，东西方向通车，延时一段时间后，东西路口绿灯灭，黄灯开始闪烁。闪烁若干
2、次后，东西路口红灯亮，而同时南北路口的绿灯亮，南北方向开始通车，延时一段时间后，南北路口的绿灯灭，黄灯开始闪烁。闪烁若干次后，再切换到东西路口方向，重复上述过程。系统要求实现对2组交通灯控制信号的模拟输出，其控制规律为如上所述，同时要完成等待时间模拟的输出，即红绿灯的持续时间倒数输出。系统时钟输入为一个1KHz的系统时钟。9目录一、交通灯控制电路设计的主要功能3二、课题的功能模块的划分4三、主要功能的实现41.1倒计时模块41.2交通灯控制转换模块5四、系统调试与仿真7五、总结与体会8六、附件8七、评分表119一、交通灯控制电路设
3、计的主要功能交通灯控制电路设计遵循“红灯停，绿灯行，黄灯提醒”原则。其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，东西方向通车，延时一段时间后，东西路口绿灯灭，黄灯开始闪烁。闪烁若干次后，东西路口红灯亮，而同时南北路口的绿灯亮，南北方向开始通车，延时一段时间后，南北路口的绿灯灭，黄灯开始闪烁。闪烁若干次后，再切换到东西路口方向，重复上述过程。系统要求实现对2组交通灯控制信号的模拟输出，其控制规律为如上所述，同时要完成等待时间模拟的输出，即红绿灯的持续时间倒数输出。系统时钟输入为一个1KHz的系统时钟。本实
4、验中主要应用了状态机以及减法器的设计原理。在状态连续变化的数字系统设计中，采用状态机的设计思想有利于提高设计效率，增加程序的可读性，减少错误的发生几率。同时，状态机的设计方法也是数字系统中一种最常用的设计方法。二、课题的功能模块的划分CLK倒计时模块交通灯控制转换模块9三、主要功能的实现1.1倒计时模块倒计时模块采用减法计数器设计，等到时钟的上升沿来到时，对计数器进行计数。其中减法计数器的代码如下：process(lock,clk)beginiflock='1'thencnt<=init;elseifclk'eventandclk
5、='1'thencnt<=cnt-1;ifcnt=0thenov<='1';endif;endif;time<=cnt;endif;endprocess;1.2交通灯控制转换模块在设计交通灯控制电路转换模块时，采用状态机来实行这个功能模块，其中状态机共有五个状态，如：两个路口的红灯全亮；东西路口的绿灯亮，而南北路口的红灯亮；在延时后，东西路口绿灯灭，黄灯开始闪烁；在闪烁若干次后，东西路口的红灯亮，同时南北路口的绿灯亮；在延时后，南北路口的绿灯灭，黄灯开始闪烁；在闪烁若干次后，在切换到东西路口方向。libraryieee;useie
6、ee.std_logic_1164.all;9useieee.std_logic_unsigned.all;entitytrafic_lightisport(clk,rst:instd_logic;----时钟信号，复位信号time:outintegerrange0to59;-----时间信号r1,r2,y1,y2,g1,g2:outstd_logic);endtrafic_light;architecturert1oftrafic_lightistypestateis(r1r2,r1g2,r1y2,r2g1,r2y1);sign
7、aln_state,c_state:state;signalcnt,init:integerrange0to49;signallock,ov:std_logic;beginstate_reg:process(clk,rst)beginifrst='1'thenc_state<=r1r2;elsifclk'eventandclk='1'thenc_state<=n_state;endif;endprocess;state_com:process(c_state,ov)---交通灯控制转换begincasec_stateiswhenr
8、1g2=>r1<='1';g2<='1';y1<='0';r2<='0';g2<='0';y2<='0';init<=9;lock<='1';n_state<=r1g12;whenr1g12=>r1<='1';g2<='1';y1<='0';r2<
