交通灯控制系统设计报告Word格式.docx

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3.3倒计时模块（jtdtime）的设计

3.4数码管显示模块（jtdxs）的设计

3.5信号灯显示模块（jtdlight）的设计

3.6引脚锁定

4编程下载

设东西方向和南北方向的车流量大致相同，因此红、黄、绿灯的时长也相同，定为红灯45秒，黄灯5秒，绿灯40秒，同时用数码管指示当前状态（红、黄、绿灯）剩余时间。

另外，设计一个紧急状态，当紧急状态出现时，两个方向都禁止通行，指示红灯且数码管停止计时并闪烁。

根据交通灯控制器的功能与要求,将其总体电路分为状态控制，倒计时，数码管显示，信号灯显示模块（jtdctrl，jtdtime，jtdxs，jtdlight）。

jtdctrl实现逻辑和时序控制，外部两路脉冲振荡器的频率选为1kHz和1Hz的信号，1khz信号用于显示模块的扫描，1Hz信号用做倒计时模块的计数脉冲。

M为紧急状态和自动运行状态的控制端。

总体框图：

当M=“1”时，进入紧急状态，S输出为B"

100100"

即南北、东西向均为红灯亮。

且数码管停止计时并闪烁。

（数码管在当时时间与X“FF”之间来回切换）

当M=“0”时，交通即开始正常工作。

M=“0”时，经过40秒，S由B"

100010"

变为B"

100001"

，再经过5秒，S变为B"

010100"

，再经过40秒，S变为B"

001100"

……如此循环下去。

当M=“1”跳变到M=“0”时，数码管继续计时，恢复正常工作状态。

南北、东西方向的红绿灯按表一表二变化。

表一交通灯状态转换表

东西（A）方向

红灯

绿灯

黄灯

45秒

40秒

5秒

南北（B）方向

表二交通灯状态转换表

M

S

备注

1

100100

长时间亮红灯

状态1：

100010

持续40秒，转到状态2

状态2：

100001

持续5秒，转到状态3

状态3：

010100

持续40秒，转到状态4

状态4：

001100

持续5秒，转到状态1

注：

S的六位分别对应东西方向（A方向）的红绿黄和南北方向（B方向）的红绿黄。

‘1’表示亮，‘0’表示灭。

图2顶层原理图

顶层原理图设计可以依据系统框图进行，由反馈控制，倒计时，数码管显示，信号灯显示模块（jtdctrl，jtdtime，jtdxs，jtdlight）五部分组成。

其顶层原理图如图2所示。

顶层文件的仿真波形图如图3所示：

图3顶层文件的仿真波形

·

状态控制模块根据倒计时模块（jtdtime）的输出信号和1hz的时钟信号，产生系统的状态机，控制其他部分的协调工作。

该模块的源文件程序如下：

LIBRARYIEEE;

USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

ENTITYJTD_CTROLIS

PORT（CLK:

INSTD_LOGIC;

AT,BT:

INSTD_LOGIC_VECTOR（7DOWNTO0）;

S:

OUTSTD_LOGIC_VECTOR（1DOWNTO0））;

ENDJTD_CTROL;

ARCHITECTUREJTDOFJTD_CTROLIS

SIGNALQ:

STD_LOGIC_VECTOR（1DOWNTO0）;

BEGIN

PROCESS（CLK,AT,BT）

BEGIN

IFCLK'

EVENTANDCLK='

1'

THEN

IF（AT=X"

01"

）OR（BT=X"

）THENQ<

=Q+1;

——通过AT，BT的反馈信号控制倒计时模块和信号显示jtd_light模块的工作

ELSEQ<

=Q;

ENDIF;

ENDPROCESS;

S<

ENDJTD;

状态控制模块的仿真波形图如图4所示：

图4状态控制模块的仿真波形图

倒计时模块用来设定A和B两个方向计时器的初值，并为数码管显示模块提供倒计时时间。

倒计时模块源文件程序如下：

ENTITYJTD_TIMEIS

PORT（CLK:

INSTD_LOGIC;

M:

S:

INSTD_LOGIC_VECTOR（1DOWNTO0）;

AT,BT:

OUTSTD_LOGIC_VECTOR（7DOWNTO0））;

ENDJTD_TIME;

ARCHITECTUREJTD_1OFJTD_TIMEIS

SIGNALATI:

STD_LOGIC_VECTOR（7DOWNTO0）:

=X"

;

SIGNALBTI:

SIGNALART,AGT,AYT:

STD_LOGIC_VECTOR（7DOWNTO0）;

SIGNALBRT,BGT,BYT:

sharedvariablebf:

std_logic:

='

0'

BEGIN——设定各个红绿黄的工作时间

ART<

45"

AGT<

40"

AYT<

05"

BRT<

BGT<

BYT<

process

begin

waituntilclk'

eventandclk='

ifM='

then

AT<

=ATI;

BT<

=BTI;

elsif（M='

andbf='

）then

AT<

="

11111111"

bf:

=notbf;

endif;

endprocess;

PROCESS（CLK,M,S）

IFM='

THEN

ATI<

BTI<

ELSE

EVENTANDCLK='

THEN

IF（ATI=X"

）OR（BTI=X"

）THEN

CASESIS——通过S的变化控制各个状态，给倒计时显示灯赋值

WHEN"

00"

=>

=ART;

=BGT;

BTI<

=BYT;

10"

=AGT;

=BRT;

11"

=AYT;

ENDCASE;

IFATI/=X"

THEN——A方向（东西方向）倒计时

IFATI（3DOWNTO0）="

0000"

ATI（3DOWNTO0）<

1001"

ATI（7DOWNTO4）<

=ATI（7DOWNTO4）-1;

ELSEATI（3DOWNTO0）<

=ATI（3DOWNTO0）-1;

ATI（7DOWNTO4）<

=ATI（7DOWNTO4）;

IFBTI/=X"

THEN——B方向（南北方向）倒计时

IFBTI（3DOWNTO0）="

BTI（3DOWNTO0）<

BTI（7DOWNTO4）<

=BTI（7DOWNTO4）-1;

ELSEBTI（3DOWNTO0）<

=BTI（3DOWNTO0）-1;

BTI（7DOWNTO4）<

=BTI（7DOWNTO4）;

--AT<

--BT<

ENDJTD_1;

倒计时模块的仿真波形图如图5所示为：

图5倒计时模块的仿真波形图

显示模块用来显示倒计时时间。

采用动态扫描显示，通过分位程序，控制四个数码管的显示时间。

数码管显示模块的源文件程序为：

ENTITYJTD_XSIS

PORT（CLK1K:

AT,BT:

INSTD_LOGIC_VECTOR（7DOWNTO0）;

LED1,LED2,LED3,LED4:

OUTSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0））;

ENDJTD_XS;

ARCHITECTUREJTD_3OFJTD_XSIS

SIGNALOU1,OU2,OU3,OU4:

STD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;

SIGNALSL:

STD_LOGIC_VECTOR（1DOWNTO0）;

PROCESS（CLK1K）

IFCLK1K'

EVENTANDCLK1K='

IFSL="

THENSL<

——扫描LED显示管

ELS