EDA报告-交通灯控制器.doc

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1、天津工业大学EDA课程设计报告题目：交通灯控制器班级：电子1301学号：姓名：一、设计目的1.了解交通灯的变化规律；2.掌握VHDL编程语言，了解实际设计中的优化方案。二、开发软件QuartusII三、设计任务及分析1.设计一个交通信号灯控制器，由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口，在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。2.红、绿、黄发光二极管作信号灯。3.主干道处于常允许通行的状态，支干道有车来时才允许通行。主干道亮绿灯时，支干道亮红灯；支干道亮绿灯时，主干道亮红灯。4.主、支干道均有车时，两者交替允

2、许通行，主干道每次放行45秒，支干道每次放行25秒，设立45秒、25秒计时、显示电路。5.在每次由绿灯亮到红灯亮的转换过程中，要亮5秒黄灯作为过渡，使行驶中的车辆有时间停到禁行线外，设立5秒计时、显示电路。题目分析：根据题目要求可以知道，系统需要在几种不同的状态之间进行切换，为了设计的方便，并且实现高效率和高可靠的逻辑控制，这里我们采用状态机的方法进行设计。四、设计方案主控电路是一个单进程Moore型有限状态机，通过接收计数器发送的“时间到”（进位）信号以及根据s（用来指示支干道是否有车来，‘1’表示支干道没有车来，‘0’支干道有车来）的值进行状态的切换，实现对十字路口主干道、

3、支干道两个方向的红、黄、绿灯状态的控制。系统框图如图一所示。图一系统整体框图具体控制过程为：当s=‘1’时，支干道没有车来，主干道处于常允许通行的状态，此时主干道亮绿灯，支干道亮红灯；当s=‘0’时，支干道有车来，即主、支干道均有车，两者交替允许通行，主干道每次放行45秒，支干道每次放行25秒，且在每次由绿灯亮到红灯亮的转换过程中，要亮5秒黄灯作为过渡。变化规律为：主干道绿灯亮，支干道红灯亮→主干道黄灯亮，支干道红灯亮→主干道红灯亮，支干道绿灯亮→主干道红灯亮，支干道黄灯亮→主干道绿灯亮，支干道红灯亮…，这样依次循环。由于主、支干道有45秒和25秒的放行时间，以及每次由绿灯亮到

4、红灯亮的转换过程中，要亮5秒黄灯作为过渡，所以设计45秒、25秒和5秒计时电路，均采用倒计时。关于显示的问题，译码电路是把对应的二进制码直接转换成数码管显示时的码字，并且由于实验箱上采用的是8位数码管，所以必须采用数码管的动态扫描。五、各模块功能介绍1.顶层原理图及基本原理如图1-1所示，系统时钟（48M）经过分频得到1HZ方波，为状态机和计数器提供时钟，lsdsn[5..0]六位总线分别表示主干道和支干道的绿灯、黄灯、红灯。ledsn[5]：主干道绿灯，ledsn[4]：主干道黄灯，ledsn[3]：主干道红灯，ledsn[2]：支干道绿灯，ledsn[1]：支干道黄灯，le

5、dsn[0]：支干道红灯。当系统复位后，如果s输入一个低电平（主、支干道均有车时，两者交替允许通行，主干道每次放行45秒，支干道每次放行25秒）状态机进入s0，主控电路c45输出一个高电平使能45s倒计时计数器（此时主干道绿灯亮，支干道红灯亮）；当计数结束后，45s倒计时计数器的cout输出一个进位信号，使状态机进入下一个状态s1，此时主控电路（状态机）c545输出一个高电平使能主干道5s倒计时计数器（此时主干道黄灯亮，支干道红灯亮）；当计数结束后，5s倒计时计数器的cout输出一个进位信号，使状态机进入下一个状态s2，此时主控电路c25输出一个高电平使能25s倒计时计数器（此

6、时主干道红灯亮，支干道绿灯亮）；当计数结束后，25s倒计时计数器的cout输出一个进位信号，使状态机进入下一个状态s3，此时主控电路c525输出一个高电平使能支干道5s倒计时计数器（干道红灯亮，支干道黄灯亮）；当计数结束后，5s倒计时计数器的cout输出一个进位信号，使状态机重新进入下一个状态s0，依次循环.....当系统复位后，如果s输入一个高电平（主干道处于常允许通行的状态），此时状态机一直保持在s0状态。图1-1顶层原理图图1-2s=0时原理图仿真结果当s=0时，表示主、支干道均有车时，两者交替允许通行，主干道每次放行45秒，支干道每次放行25秒，从仿真波形图上可以看到，

7、ledsn[5..0]分别表示主干道绿、黄、红灯，支干道绿、黄、红灯，当复位后，主干道绿灯(ledsn[5]=1)，支干道红灯(ledsn[0]=1)；计满45秒后进入下个状态，主干道黄灯(ledsn[4]=1),支干道红灯(ledsn[0]=1)；计满5秒后进入下个状态，主干道红灯(ledsn[3]=1),支干道绿灯(ledsn[2]=1)；计满25秒后进入下个状态，主干道红灯(ledsn[3]=1),支干道黄灯(ledsn[1]=1)；计满5秒后进入下个状态，主干道绿灯(ledsn[5]