VHDL交通灯课程设计Word文档下载推荐.docx

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计数器的计时时间长短X~Y~Z可以任意设定。

2.系统分析

2.1系统构成

行人按下红灯按钮

设置马路红灯后按键的无效时间

步行街自助式交通灯控制器控制器分为3个模块：

消抖模块，交通灯模块，交通灯时长设置模块。

2.2系统实现过程

最初状态是人行道红灯，马路绿灯。

当有行人按下按钮时，马路的红灯变为黄灯，持续一个时钟周期的时间。

然后马路的黄灯变为绿灯，此时人行道的红灯也变为绿灯，然后持续HUMAN_TIME个时钟的周期的时间。

然后人行灯的绿灯变为闪烁的绿灯，持续2个时钟的周期的时间，然后人行道的闪烁的绿灯变为红灯，此时马路的红灯也变为绿灯。

然后在VEHICLE_TIME个时钟周期内人行道为红灯，马路为绿灯状态保持不变且行人按键无效。

状态如下：

状态

主干道信号灯

步行街信

号灯

主干道

步行街道

红

绿

黄

通行

禁行

车停靠

通行（绿灯

闪烁

3.具体模块设计

3.1消抖模块

消抖模块DITHER如图2所示，使用硬件消抖原理。

3.2交通灯模块

交通灯模块LIGHT如图3所示，根据输入

GHUMAN_TIME,GHUMAN_CLKT和GVEHICLE_TIME的值，进行减计数，然后根据值判断状态机的状态。

3.3交通灯时长设置模块

交通灯时长设置模块COUNTER如图4所示，根据设置按键人按键设置人行道绿灯时长和按键屏蔽时长。

图2DITHER模块

图3LIGHT模块

COURT：

GI-MR.

CO4

H廿甌l_SET

rft£

_5ET

RST

图4COUNTER模块

3.8整体结构电路图

图5整体结构电路图

4.程序设计

4.1消抖模块源代码

LIBRARYIEEE;

USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

USEIEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;

ENTITYDITHERIS

PORT（UPIN:

INSTD_LOGIC;

DOWNIN:

KEYOUT:

OUTSTD_LOGIC）;

ENDDITHER;

ARCHITECTUREBEHAVEOFDITHERIS

SIGNALOUT1:

STD_LOGIC;

SIGNALOUT2:

BEGIN

OUT1<

=NOT（OUT2ANDUPIN）;

OUT2<

=NOT（OUT1ANDDOWNIN）;

KEYOUT<

=OUT1;

ENDBEHAVE;

4.2交通灯时长设置模块

ENTITYCOUNTIS

PORT（CLK:

INSTD_LOGIC;

CLEAR:

CLKADD:

CLKSUB:

PRE_SET:

HUMAN_SET:

RST:

GHUMAN_TIME:

OUTINTEGERRANGE31DOWNTO0;

GHUMAN_CLKT:

GVEHICLE_TIME:

OUTINTEGERRANGE31DOWNTO0）;

ENDCOUNT;

ARCHITECTUREBEHAVEOFCOUNTIS

SIGNALHUMAN_TIME:

INTEGERRANGE31DOWNTO0;

SIGNALVEHICLE_TIME:

SIGNALSSTATE:

STD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;

SIGNALSCLK:

STD_LOGIC;

SIGNALDSCLK:

SSTATE<

0000"

WHENPRE_SET='

ELSE

HUMAN_SET&

CLEAR&

CLKADD&

CLKSUB;

SCLK<

=CLKADDORCLKSUBORCLEAR;

PROCESS（CLK）

IF（CLK'

EVENTANDCLK='

）THEN

DSCLK<

=SCLK;

ENDIF;

ENDPROCESS;

PROCESS（RST,CLEAR,DSCLK）

IF（RST='

VEHICLE_TIME<

=8;

ELSIF（DSCLK'

EVENTANDDSCLK='

CASESSTATEIS

WHEN"

0100"

VEHICLE_TIME<

=0;

0101"

0110"

0111"

0001"

=VEHICLE_TIME-1;

0010"

=VEHICLE_TIME+1;

WHENOTHERS=>

=VEHICLE_TIME;

ENDCASE;

PROCESS（CLEAR,DSCLK）

HUMAN_TIME<

=4;

ELSIF（DSCLK'

EVENTANDDSCLK='

WHEN

1100"

HUMAN_TIME<

=0;

1101"

1110"

1111"

1001"

=HUMAN_TIME

1010"

=HUMAN_TIME+1;

OTHERS

=HUMAN_TIME;

PROCESS（PRE_SET,RST）

GHUMAN_TIME<

=5;

GHUMAN_CLKT<

=7;

GVEHICLE_TIME<

=15;

ELSIF（PRE_SET'

EVENTANDPRE_SET='

=HUMAN_TIME+3;

=HUMAN_TIME+VEHICLE_TIME+3;

4.3交通灯模块

ENTITYLIGHTIS

PORT（SRED:

OUTSTD_LOGIC;

ERED:

SGREEN:

EYELLOW:

EGREEN:

GT_SET:

ININTEGERRANGE31DOWNTO0;

ININTEGERRANGE31DOWNTO0

REQUEST:

CLK:

INSTD_LOGIC）;

ENDLIGHT;

ARCHITECTUREBEHAVEOFLIGHTIS

TYPE

IN_STATESIS

（ST0,ST1,ST2,ST3,ST4）;

SIGNAL

CURRENT_STATE:

IN_STATES;

NEXT_STATE:

START:

SIG:

PROCESS（CURRENT_STATE,RST）

ORCURRENT_STATE=ST0）THEN

START<

;

ELSE

PROCESS（START,CLK,RST）

SIG<

ELSIF（CLK'

IF（START='

IF（SIG=GVEHICLE_TIME）THEN

=SIG+1;

ENDPROCESSA;

PROCESS（RST,CLK）

CURRENT_STATE<

=ST0;

ELSIF（CLK'

EVENTANDCLK='

=NEXT_STATE;

PROCESS（CLK,CURRENT_STATE,REQUEST）

CASECURRENT_STATEIS

WHENST0=>

ERED<

EGREEN<

EYELLOW<

SRED<

SGREEN<

IF（REQUEST='

ANDGT_SET='

NEXT_STATE<

=ST1;

WHENST1=>

IF（SIG=1）THEN

=ST2;

WHENST2=>

IF（SIG=GHUMAN_TIME）THEN

=ST3;

WHENST3=>

=NOTCLK;

IF（SIG=GHUMAN_CLKT）THEN

=ST4;

WHENST4=>

WHENOTHERS=>

NEXT_ST

ATE<

4.4顶层文件源代码

Libraryieee;

Useieee.std_logic_1164.all;

Useieee.std_logic_unsigned.all;

EntityTrafficLightis

Port（clk:

instd_logic;

clear:

rclear:

clkADD:

rclkADD:

clkSUB:

rclkSUB:

pre_set:

human_set:

rst:

request:

rrequest:

clk_ls:

sred,sgreen:

outstd_logic;

ered,eyellow,egreen:

outstd_logic）;

End;

ArchitecturebehaveofTrafficLightis

ComponentDITHERis

PORT（UPIN:

Endcomponent;

ComponentCOUNTis

ComponentLIGHTis

SignalTEMP_GHUMAN_TIME:

INTEGERRANGE31DOWNTO0;

SignalTEMP_GHUMAN_CLKT:

SignalTEMP_GVEHICLE_TIME:

Signal

TEMP_CLEAR,TEMP_CLKADD,TEMP_CLKSUB,TEMP_REQUEST:

std_logic;

Begin

U1:

DITHERportmap（clear,rclear,TEMP_CLEAR）;

U2:

DITHERportmap（clkADD,rclkADD,TEMP_CLKADD）;

U3:

DITHERportmap（clkSUB,rclkSUB,TEMP_CLKSUB）;

U4:

DITHERportmap（request,rrequest,TEMP_REQUEST）;

port

U5:

COUNT

map（CLK,TEMP_CLEAR,TEMP_CLKADD,TEMP_CLKSUB,PRE_SET,HUMAN_SET,RST,TEMP_GHUMAN_TIME,TEMP_GHUMAN_CLKT,TEMP_GVEHICLE_TIME）;

U6:

LIGHTmap（SRED,ERED,SGREEN,EYELLOW,EGREEN,PRE_SET,TEMP_GHUMAN_TIM

E,TEMP_GHUMAN_CLKT,TEMP_GVEHICLE_TIME,TEMP_REQUEST,CLK_LS,R

ST）;

Endbehave;

5•运行结果与分析

（1）消抖模块仿真波形图:

图6消抖模块仿真波形图

按键弹起为高电平，按下为低电平。

当按键按下时，UPIN变为低电DOWNIN变为高电平，并产生抖动。

输出的KEYOUT信号消除抖动。

（2）交通灯模块仿真波形图：

图7交通灯模块仿真波形图

给CLK一个时钟信号，在某一时刻开始赋给RST一个高电平，所有值恢复默认。

再给REQUEST赋值一个高电平，然后状态机开始工作，EYELLOW（马

路的黄灯）变为高电平，持续一个时钟周期的时间。

然后EGREEN（马路的绿灯）

变为高电平，此时SGREEN（人行道的绿灯）变为高电平，然后持续HUMAN_TIME个时钟的周期的时间。

然后SGREEN（人行灯的绿灯）变为N，持续2个时钟的周期的时间，然后SRED（人行道的红灯）变为高电平，此时ERED（马路的绿灯）变为高电平。

然后在VEHICLE_TIME个时钟周期内SRED（人行道红灯）保持高电平，EGREEN（马路的绿灯）保持为高电平。

在此过程中，再次给REQUEST高电平对交通灯的电位没有影响。

（3）交通灯时长设置模块仿真波形图:

QhosierTimeBan

0is

jjpoilfter:

1line

科刖硝SlEft

940,0HE

蠢h0■«

120^anF

1M.&

19MOD

0u320i'

0RB3W4耐加OR/440〔

0巾專

1*0

CLEAR

cmCUWM

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图8交通灯时长设置模块仿真波形图

给CLK一个时钟信号，在某一时刻给RST一个高电平复位，然后

GHUMAN_CLK,GHUMAN_TIME和GVEHICLE_TIME回复默认值。

然后再在某一时刻给PRE_SET—个低电平给GHUMAN_CLK,GHUMAN_TIME和GVEHICLE_TIME赋值，GVEHICLE_TIME的值减1。

然后再在某一时刻同时给PRE_SET赋低电平，给HUMAN_SE

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