交通灯控制器 EDA课程设计实验报告.docx

1、交通灯控制器 EDA课程设计实验报告目录1课程设计要求32 电路功能描述33 设计方案34设计原理图45 VHDL语言46仿真截图67心得体会118参考文献111. 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

2、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

3、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

4、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LIBRARY IEEE ;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL ;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY traffic IS -定义实体PORT( clk : IN STD_LOGIC; -CLK为时钟信号（1Hz）urgency : IN STD_LOGIC; -紧急状态控制端led : BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(5 DOWNTO 0); -红黄绿绿黄红East_West,South_North : BUFFER STD_LOGIC_VECTO

5、R(7 DOWNTO 0);END; -东西、南北倒计时数码管（高4位为十位，低4位为个位）ARCHITECTURE rtl OF traffic IS -定义结构体BEGINPROCESS(clk,urgency)BEGINIF urgency = 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 00110000 or South_North 00110000) THENEast_West = 00101001; -计数错误时纠正到初始转态South_North = 001001

6、00;led = 100100; -东西红灯亮30秒，南北绿灯亮25秒ELSIF (East_West = 00000101 AND South_North = 00000000) THENEast_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 AND South_North = 00000000 AND led = 100010) THEN -东西红灯30秒时间结束，南北黄灯5秒结束East_West

7、= 00100100;South_North = 00101001;led = 001001; -东西亮绿灯25秒，南北亮红灯30秒ELSIF (East_West = 00000000 AND South_North = 00000101) THENEast_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 AND South_North = 00000000 AND led = 010001) THEN -

8、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(3 DOWNTO 0) = 0 AND South_North (3 DOWNTO 0) = 0) THENEast_West = East_West - 7; -BCD码减法转换South_North = South_North - 7;ELSIF (East_West(3 DOWNTO 0) = 0 AND South_North (3 DOWNTO 0) = 0)

9、 THENEast_West = East_West - 7; -BCD码减法转换South_North = South_North - 1;ELSIF (South_North (3 DOWNTO 0) = 0 AND East_West(3 DOWNTO 0) = 0) THENSouth_North = South_North - 7; -BCD码减法转换East_West = East_West - 1;ELSE East_West = East_West - 1; -不满足上述特殊情况时减一South_North = South_North - 1;END IF;END IF;END

10、 PROCESS;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