交通灯控制器 EDA课程设计实验报告.docx
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交通灯控制器EDA课程设计实验报告
目录
1课程设计要求·····································································3
2电路功能描述····································································3
3设计方案·············································································3
4设计原理图··········································································4
5VHDL语言············································································4
6仿真截图···············································································6
7心得体会···············································································11
8参考文献···············································································11
1.课程设计要求
1.1.红、黄、绿灯分别控制显示；
1.2.每一个状态分别分配一个时间显示（两位十进制，倒计时）；
1.3.符合实际交通规律。
2.电路功能描述
本设计是实现交通灯的控制，模拟实现了红、绿、黄灯指挥交通的功能。
本设计适用东西和南北方向的车流量大致相同的路口，红灯显示时间30S，绿灯显示时间25S，黄灯显示时间5S，同时用数码管指示当前的状态（红、绿、黄灯）的剩余时间。
当有紧急状况发生时，两个方向都禁止通行，并且显示红灯，当紧急状况解除后，重新计时并且指示时间。
3.设计方案
根据设计要求，需要控制显示红、黄、绿三个灯的亮灭状态及显示的时间。
这个设计主要由两部分组成，红黄绿灯的显示模块，显示时间模块。
由实际的交通情况可知，东西方向的显示情况是一致的，南北方向的显示情况也是一致，故在设计的时候就只考虑两种状态，将东西方向合成一种，南北方向合成一种。
红黄绿灯的显示模块用两组共6个灯显示，时间显示模块用LED数码管显示。
此外，本交通灯控制器设置的红黄绿显示方式是参照一些城市的显示规律，红灯30S，绿灯25S，黄灯5S，同时用数码管指示当前状（红、绿、黄灯）的剩余时间。
另外还设有一个紧急状态，当特殊情况发生时，两个方向都禁止通行，指示红灯，紧急状态解除后，重新计时并指示时间。
时间采用倒计时的方式显示。
本设计采用VHDL语言编程，描述各个硬件模块实现的功能，使红、黄、绿灯的转换有一个准确的转换顺序和时间间隔，并进行仿真，通过仿真的结果，得出实验的结果。
在正常情况下的一个完整周期内，交通灯控制器系统一共有四种状态，分别是东西红、南北绿，东西红、南北黄，东西绿、南北红，东西黄、南北红。
其运行方式为东西红、南北绿→东西红、南北黄→东西绿、南北红→东西黄、南北绿,东西黄、南北绿结束后再回到东西红、南北绿的状态，整个周期持续60s。
urgency为紧急控制信号，为高电平时系统转换为东西南北均是红灯亮的状态，状态结束后系统重新设置，转换为东西红，南北绿的状态。
4.设计的原理图
5.VHDL硬件描述语言
LIBRARYIEEE;
USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITYtrafficIS--定义实体
PORT（clk:
INSTD_LOGIC;--CLK为时钟信号（1Hz）
urgency:
INSTD_LOGIC;--紧急状态控制端
led:
BUFFERSTD_LOGIC_VECTOR（5DOWNTO0）;--红黄绿绿黄红
East_West,South_North:
BUFFERSTD_LOGIC_VECTOR（7DOWNTO0））;
END;--东西、南北倒计时数码管（高4位为十位，低4位为个位）
ARCHITECTURErtlOFtrafficIS--定义结构体
BEGIN
PROCESS（clk,urgency）
BEGIN
IFurgency='1'THEN--出现紧急状态
led<="100001";--东西南北都亮红灯
East_West<="00000000";--设置重新计时的数据
South_North<="00000000";
ELSIF（clk'EVENTANDclk='1'）THEN
IF（East_West>"00110000"orSouth_North>"00110000"）THEN
East_West<="00101001";--计数错误时纠正到初始转态
South_North<="00100100";
led<="100100";--东西红灯亮30秒，南北绿灯亮25秒
ELSIF（East_West="00000101"ANDSouth_North="00000000"）THEN
East_West<="00000100";--红、绿灯亮了25秒，绿灯将转变为黄灯
South_North<="00000100";
led<="100010";--东西红灯亮剩余5秒，南北黄灯亮5秒
ELSIF（East_West="00000000"ANDSouth_North="00000000"ANDled="100010"）THEN--东西红灯30秒时间结束，南北黄灯5秒结束
East_West<="00100100";
South_North<="00101001";
led<="001001";--东西亮绿灯25秒，南北亮红灯30秒
ELSIF（East_West="00000000"ANDSouth_North="00000101"）THEN
East_West<="00000100";--东西红绿亮25秒结束，转为5秒黄灯
South_North<="00000100";
led<="010001";--东西黄灯亮5秒，南北红灯亮剩余5秒
ELSIF（East_West="00000000"ANDSouth_North="00000000"ANDled="010001"）THEN--东西亮黄灯5秒结束，南北亮30秒红灯结束
East_West<="00101001";
South_North<="00100100";
led<="100100";--东西红灯30秒，南北绿灯25秒，循环
ELSIF（East_West（3DOWNTO0）=0ANDSouth_North（3DOWNTO0）=0）THEN
East_West<=East_West-7;--BCD码减法转换
South_North<=South_North-7;
ELSIF（East_West（3DOWNTO0）=0ANDSouth_North（3DOWNTO0）=0）THEN
East_West<=East_West-7;--BCD码减法转换
South_North<=South_North-1;
ELSIF（South_North（3DOWNTO0）=0ANDEast_West（3DOWNTO0）=0）THEN
South_North<=South_North-7;--BCD码减法转换
East_West<=East_West-1;
ELSEEast_West<=East_West-1;--不满足上述特殊情况时减一
South_North<=South_North-1;
ENDIF;
ENDIF;
ENDPROCESS;
END;
6.仿真截图
6.1VHDL源程序仿真
创建VHDL语言的编程窗口，并进行保存
程序截图：
对源程序进行编译，为出现错误。
6.1.2创建波形文件并进行仿真
导入，
将仿真的结束时间定为65s，进行仿真；
（1）、东西红，南北绿：
（2）、东西红，南北黄
（3）东西绿，南北红
7.心得体会
通过这次的课程设计，加深了我对EDA技术这么课程的理解和认识，同时也让我对其有了更加熟练的运用。
之前对VHDL的了解仅局限于课本上的些许知识，而没有深入体会，缺乏实践经验。
这次的课程设计是很有意义的。
看到设计题目之后，我意识到自己对VHDL语言的掌握程度远远不够，开始查阅VHDL教程，寻找教程上的相似问题。
最先做的是对设计进行模块的划分。
在这个过程中，我也遇到了很多的问题，刚开始，没有找对方向，浪费了很多的时间。
慢慢的，在查阅了相关的书籍之后，我找到了设计思路，确定了其由两个模块构成的思路。
在对各个模块进行仿真的时候，遇到了不少困难，各个模块的连接以及信号的定义老是出现错误，经过反复修改才成功。
8.参考文献
[1]潘松黄继业•EDA技术实用教程——VHDL版（第4版）•科学出版社，2010
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