eda基于vhdl的交通信号控制器的设计

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1、课程设计(论文)题目名称基于VHDL的交通信号控制器的设计课程名称专业课程设计Ⅲ学生姓名杨峰学号系、专业信息工程系、电子信息工程指导教师李菲2013年10月28日摘要传统的交通灯控制系统多数由单片机或PLC实现，本文介绍的是基于EDA技术设计交通灯系统的一种方案。EDA技术的一个重要特征就是使用硬件描述语言(HDL)来完成系统的设计文件，可以代替设计者完成电子系统设计中的大部分工作，而且可以直接从程序中修改错误及系统功能而不需要硬件电路的指示，应用VHDL的数字电路实验降低了数字系统的设计难度，这在电子设计领域已得到设计者的广泛

2、采用。本设计就是针对交通信号灯控制器的设计问题，提出了基于VHDL语言的交通信号灯系统的硬件实现方法。通过对系统进行结构分析，采用了层次化的设计方法，分别给出了分频模块、倒计时控制模块、动态控制模块的VHDL程序，并且利用MaxPlusⅡ对应用程序进行了仿真，并给出了相应的仿真结果。在用VHDL语言进行电路设计时，应充分认识到VHDL语言的特点，从设计思想、语句运用及描述方法上等多方面对电路进行优化设计。通过电路优化设计，可以使用规模更小的可编程逻辑芯片，从而降低系统成本。关键词：EAD技术；VHDL语言；MaxPlusⅡ；仿真

3、目录前言11交通信号控制器21.1设计任务21.2交通灯信号灯控制器的整体框架及工作原理21.3交通信号控制器电路的实现及工作原理42各模块的VHDL程序设计与仿真82.1分频模块82.1.1100分频模块82.1.250分频模块102.2功能控制电路112.2.1消抖同步模块112.2.2状态控制模块122.2.3A、B两方向倒计时控制模块contrla和contralb132.3动态显示控制电路182.3.1片选信号产生模块182.3.2数据选择模块202.3.3七段显示译码模块213课程设计总结24参考文献25致谢26前言

4、随着世界经济与技术的发展，交通运输已经成为经济生活的重要方面，并对保证社会经济体系的正常运转发挥着越来越大的作用。然而，由于我国经济的快速发展以及机动车持有量的激增和其它运输工具的快速增长，使现有基础设施所能提供的交通供给能力与我国现实和潜在的巨大交通需求相比仍然严重短缺，交通拥挤仍然很严重，运输效率较低，城市交通堵塞和大气污染加剧，严重影响了我国城市经济的发展和人民的生活。分析其原因主要是由于现有交叉口的几何条件所限，以及缺少完善的交通管理设施。解决城市交通拥挤状况，完善路网来缓解交通拥挤不是短时间所能解决的，目前急需做的是进

5、一步挖掘路网的潜力并改善交通现状，特别是改善交通信号控制。可见，研制一种高效的智能交通控制系统是很有必要的，因此，城市交通的智能控制目前已成为国内外交通工程界研究的热点领域之一。而各交叉口是是城市道路网的咽喉要道，是人流和车辆汇集的地方，最容易发生交通阻塞现象，因此交叉口信号的智能控制显得更为迫切。最大程度提高交叉口的通行能力，为经济的发展和人民生活提供一个安全、畅通、高效、低公害低能耗的交通环境已成为必然。实现路口交通灯系统的控制方法很多，可以用标准逻辑器件、可编程控制器PLC、单片机等方式来实现。交通系统未来的发展趋势就是要

6、提高通行能力，加强换进保护，开展智能化运输和环保转向技术的研究，并需要做到以人为本，重点开张交通安全技术的研究，在这个过程中要确定经济合理的目标，促进新材料的广泛应用和开发。EDA技术是用于电子产品设计中比较先进的技术，可以代替设计者完成电子系统设计中的大部分工作，而且可以直接从程序中修改错误及系统功能而不需要硬件电路的指示，既缩短了研发周期，又大大节约了成本，收到了电子工程师的青睐。因此，本设计中采用了EDA技术，应用目前广泛应用的VHDL硬件电路描述语言，实现交通系统控制器的设计，利用MAX+PLUSⅡ集成开发环境进行综合、

7、仿真、完成系统的控制作用。11交通信号控制器1.1设计任务作为一个十字路口交通信号灯控制器，每条道路都需要有一组红灯、绿、黄灯和倒计时计数器，用于指挥车辆的有序通行。其中，红灯表示该方向禁止通行；黄灯表示停车，用于绿灯亮后进行缓冲，提示该方向及时禁止通行；绿灯亮表示该方向可以通行。倒计时显示器用来显示允许通行或者禁止通行所剩的时间。通常还可设置一些其他功能，如按车的流量分配通行时间，以及提些特殊状态的处置等。十字路口交通灯控制器，应具有以下功能：东南西北方向上各设置一组红灯绿灯黄灯指示是否通行；同时还设置有以十进制数字显示时间、

8、以倒计时方式显示每一条路允许通过或禁止通行剩余时间的倒计时计数器。红灯绿灯黄灯的持续时间分别为60s、57s和3s，显示顺序为其中一个方向是红灯、黄灯、绿灯、黄灯，另一个方向是绿灯黄灯红灯黄灯。当东西方向或南北方向人一道路上出现特殊情况，例如有消防车、警车执行任