eda课设-交 通 灯 -报告-终结版 2

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1、设计题目:交通灯姓名:学号:专业:班级:同组:指导教师:日期:2013-01-10摘要本课程设计侧重于逻辑电路设计同时采用VHDL硬件描述语言辅助完成对十字路口交通灯电路的功能仿真。在设计过程中，重点探讨了交通灯控制系统的设计思路和功能模块的划分，对设计过程中出现的问题详细进行。系统主要由四个模块组成：时钟分频模块、交通灯控制及计时模块、扫描显示译码模块。关键词：交通灯功能模块VHDL语言AbstractthecourseisdesignedtofocusonthelogiccircuitdesignatthesametimeusingVHDLhardwaredescript

2、ionlanguageauxiliarycompletetheintersectiontrafficlightcircuitsimulationfunction.Inthedesignprocess,andprobesintothetrafficlightcontrolsystemdesignandfunctionmodule,thedesignprocessfortheproblemsindetailed.Thesystemmainlyconsistsoffourmodules:clockfrequencydivisionmodule,thetrafficlightcont

3、rolandtimingmodule,scanningdisplaydecodingmodule.Keywords:trafficlightfunctionmoduleVHDLlanguage一．方案分析与对比§1.1方案分析通过分析可以知道，所要设计的交通信号灯控制电路要能够适用于由一条主干道和一条支干道的汇合点形成的十字交叉路口。能够做到主、支干道的红绿灯闪亮的时间不完全相同，在绿灯跳变红灯的过程中能够用黄灯进行过渡，使得行驶过程中的车辆有足够的时间停下来。还要求在主、支干道各设立一组计时显示器，能够显示相应的红、黄、绿倒计时。可以利用VHDL语言合理设计系统功能，使红黄

4、绿灯的转换有一个准确的时间间隔和转换顺序。§1.2方案对比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、可编程序控制器和单片机等方案来实现。若用单片机方案来实现的话，模型可以由电源电路、单片机主控电路、无线收发控制电路和显示电路四部分组成。在电源电路中，需要用到+5V的直流稳压电源，无线收发控制电路和显示电路应由编码芯片和数据发射模块两部分组成，主控电路的主要元件为AT89C51。硬件设计完成后还要利用计算机软件经行软件部分的设计才能够实现相应的功能。虽然利用单片机系统设计的交通灯控制器相对来说较稳定，能够完成较多功能的实现，但这些控制方法的功能修改及调试都需要硬件电

5、路的支持，在一定程度上增加了功能修改及系统设计与调试的困难。相反，使用基于FPGA的设计方法具有周期短，设计灵活，易于修改等明显的的优点。而且，随着FPGA器件、设计语言和电子设计自动化工具的发展和改进，越来越多的电子系统采用FPGA来设计。未来，使用FPGA器件设计的产品将出现在各个领域里。因此，此次的交通信号灯控制器的设计将采用基于FPGA的设计方案来实现所要求的功能。一．整体设计论述根据设计要求和系统所具有的功能，并参考相关的文献资料，经行方案设计，可以画出如下图所示的交通信号灯控制器的系统框图。CLK时钟分频模块交通灯控制及计时模块50MHz扫描显示译码模块50MHz

6、1HZCAR支干道车辆检测50MHz数码管及LED信号数码管段码数码管位码LED显示系统的状态图如下所示根据以上设计思路，可以得到如下的顶层文件原理图顶层文件的实体图：一．单元模块设计与仿真§3.1时钟分频模块系统的动态扫描需要50MHz的脉冲，而系统时钟计时模块需要1HZ的脉冲。分频模块主要为系统提供所需的时钟计时脉冲。该模块将50MHz的脉冲信号进行分频，产生1S的方波，作为系统时钟计时信号。其实体模块如下：仿真波形如下：可以看到能够得到1s的时钟脉冲§3.2交通灯控制及计时模块控制模块根据外部输入信号和计时模块产生的输出信号，产生系统的状态机，控制其他部分协调工作。计时

7、模块用来设定主干道和支干道计时器的初值，并为扫描显示译码模块提供倒计时时间。控制及计时模块采用状态机进行设计，可以定义出8种状态，分别为S1:主干道红灯，支干道绿灯；S2:主干道红灯，支干道黄灯；S3:主干道红灯，支干道左转；S4:主干道红灯，支干道黄灯；S5:主干道绿灯，支干道红灯；S6:主干道黄灯，支干道红灯；S7:主干道左转，支干道红灯；S8:主干道黄灯，支干道红灯。利用CASE语句定义状态的转换方式及时间的变换方式，达到主干道绿灯亮60秒，支干道绿灯亮50秒，黄灯亮5秒的设计要求。其实体模块如下