vhdl数字交通灯控制器的设计与实现

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1、1.实习任务书设计题目：数字交通灯控制器的设计与实现用户需求：某交通管理部门要求，交通灯要求主干道绿灯至少保持2分钟（其中不包括绿灯闪烁时间），在此前提下，当支路检测到有车或人时，主干道绿灯闪烁3秒，然后黄灯持续亮3秒，红灯再亮，同时支路绿灯亮，红灯灭。当支路连续5秒检测不到车和人时，支路绿灯闪烁3秒，然后黄灯持续亮3秒，红灯再亮，同时主干道绿灯亮，红灯灭，支路绿灯最长持续20秒（不包括绿灯闪烁时间）。若从绿灯闪烁开始禁止支路上行人和车辆通行，则可保证主干道禁止通行的最长时间为26秒。支路可通过仪器来检测有无车辆和行人，对于行人，由于其不定性，需要设置一些仪器，如果有行人想

2、通过，需站在其中一个检测仪下，当任一仪器检测到有车辆和行人要横穿主干道时，发出信号。由于主干道禁止通行的时间至多为26秒，因此，无需检测有无车辆和行人。2.需求分析通过用户需求分析，该交通灯控制器是用于控制一个主干道和一个支路的。大致分为三种情况：1)当支路检测到有人或者车辆的时候，那么主干道的变化为绿灯至少亮2分钟=>绿灯闪烁3秒=>黄灯亮3秒=>红灯亮，而支路的变化为红灯亮=>绿灯亮。2)当支路连续5秒没有检测到行人或者车辆的时候，那么支路变化为绿灯=>绿灯闪烁3秒=>黄灯亮3秒=>红灯，而主干道变化则为红灯=>绿灯。并且需要注意的情况就是支路绿灯最长持续20秒。3)当

3、主干道绿灯亮了2分钟之后，如果支路上仍让没有检测到人或者车辆。那么主干道就一直保持在绿灯的状态，支路一直保持在红灯的状态。需要注意的问题有：1)主干道绿灯至少要亮2分钟2)支路绿灯最长持续20秒3)支路需要仪器来检测有无车辆和行人，由于主干道禁止通行26秒所以无需检测仪器。4)由于主干道和支路的灯显示都需要显示确定的时间，为了交通灯行人和车辆的安全以及更好的指挥交通灯的运作，需要对各种灯的时间进行显示。3.交通灯总体状态转换流程图1.数字交通灯控制器顶层设计1.1.数字交通灯接口设计首先将DE2板上的50Mhz有源晶体作为时钟源，经过分频之后输出，从而获得1hz的时钟信号。

4、选择SW（0）为复位端，SW（1）为行人或者车检测端口，选择LEDR(0)，LEDR(1)，LEDR(2)分别代表主干道绿灯，黄灯，红灯。选择LEDR(3)，LEDR(4)，LEDR(5)分别表示支路的绿灯，黄灯，红灯。选择三个数码管HEX0,HEX1,HEX2作为主干道的数码管显示，选择HEX6,HEX7作为支路的数码管显示。1.2.数字交通灯顶层框架设计主要分为四大模块：第一模块就是分频器模块，两个分频器模块是分别产生1hz和4hz时钟，1hz时钟是用于控制状态机部分的，4hz时钟是用于控制灯的闪烁。第二大模块就是状态转换以及控制输出电路，该模块是整个数字交通灯的控制轴

5、心。它控制交通灯各种状态的转换以及显示和灯显示的控制。第三大模块就是数码管显示电路，可以分为主干道数码管显示电路以及支路数码管显示电路。显示电路的目的是用于显示主干道或者支路灯亮的时间或者闪烁的时间。第四大模块就是灯控制电路，该电路是用于控制主干道和支路的灯亮或者闪烁。1.3.数字交通灯顶层实体设计ENTITYDigitTraficControllerISPORT(CLOCK_50:INSTD_LOGIC;SW:INSTD_LOGIC_VECTOR(1DOWNTO0);--SW(0),SW(1),分别表示复位和支路是否有行人LEDR:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(

6、5DOWNTO0);--LEDR(0)，LEDR(1)，LEDR(2)，分别表示主干道绿，黄，红--LEDR(3)，LEDR(4)，LEDR(5)，分别表示支路绿，黄，红HEX0,HEX1,HEX2,HEX6,HEX7:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(6DOWNTO0)--HEX0,HEX1,HEX2显示主干道--HEX6,HEX7显示支路);ENDDigitTraficController;ARCHITECTURETOPOFDigitTraficControllerISCOMPONENTfeng_500MHZTO_1HZ--500Mhz转1hz的电路PORT(cl

7、kin:INSTD_LOGIC;clkout:OUTSTD_LOGIC);ENDCOMPONENT;COMPONENTfeng_500MHZTO_4HZIS--500Mhz转4hz的电路PORT(clkin:INSTD_LOGIC;clkout:OUTSTD_LOGIC);ENDCOMPONENT;COMPONENTStateControllerIS--状态机控制输出电路PORT(clk:INSTD_LOGIC;--1hz时钟输入reset:INSTD_LOGIC;--复位输入Branch_People_Judge