交通信号控制器的设计

《EDA技术》课程设计报告题目：交通信号控制器的设计班级：学号：姓名：同组人员：指导教师：年月日《EDA技术》课程设计成绩评定成绩评定：(百分制)指导教师签字：评阅时间：目录1设计要求与目的....................................................11.1设计要求....................................................11.2设计目的....................................................12方案设计..........................................................12.1设计思路....................................................12.2设计总体框图................................................22.3状态分析表..................................................33电路的设计........................................................33.1主控模块的设计..............................................33.2计数器模块的设计............................................63.3显示控制器的设计............................................93.4顶层文件原理图.............................................104系统仿真.........................................................115硬件调试与结果分析...............................................116设计总结.........................................................13参考文献...........................................................131交通信号控制器的设计1设计要求与目的1.1设计要求用EDA设计一个简单的交通灯控制器，具有如下功能：（1）设计一个交通信号灯控制器，由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口，在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。（2）用红、绿、黄发光二极管作信号灯，用传感器或逻辑开关作检测车辆是否到来的信号。（3）主干道处于常允许通行的状态，支干道有车来时才允许通行。主干道亮绿灯时，支干道亮红灯；支干道亮绿灯时，主干道亮红灯。主、支干道均有车时，两者交替允许通行，主干道每次放行45秒，支干道每次放行25秒，设立45秒、25秒计时、显示电路。（4）在每次由绿灯亮到红灯亮的转换过程中，要亮5秒黄灯作为过渡，使行驶中的车辆有时间停到禁行线外，设立5秒计时、显示电路。1.2设计目的（1）掌握十字路口交通灯控制的设计原理，并能够运用VHDL编程语言编写出实（2）验程序,进一步对所学的EDA知识进行掌握与实际应用。学会在MAX+plusⅡ软件环境中仿真，熟悉软件的基本操作和运行环境。（3）锻炼自己获取信息的能力，以及能够独立自主的思考和解决问题的能力。2方案设计2.1设计思路（1）主、支干道用传感器检测车辆到来情况，实验电路用逻辑开关代替。（2）45秒、25秒、5秒定时信号可用顺计时，也可用倒计时，计时起始信号由主控电路给出，定时结束信号也输入到主控电路，由主控电路启、闭三色信2号灯或启动另一计时电路。（3）主控电路是核心，这是一个时序电路，其输入信号为：车辆检测信号（A，B）；45秒、25秒、5秒定时信号（C，D，E）。其状态转化如图2-1所示：图2-1状态转换图2.2设计总体框图图2-2设计框图具体控制过程为支干道没有车来，主干道处于常允许通行的状态，此时主干道亮绿灯，支干道亮红灯，支干道有车来，即主、支干道均有车，两者交替允许通行，主干道每次放行45秒，支干道每次放行25秒，且在每次由绿灯亮到红灯亮的转换过程中，要亮5秒黄灯作为过渡。由于主、支干道有45秒和25秒得放行时间，以及每次由绿灯亮到红灯亮的转换过程中，要亮5秒黄灯作为过渡，发光二极管控制器分频电路分位电路计数器七段数码管译码电路倒计时数Clk主道绿灯亮支道红灯亮主道有车或支道没车但45秒未到主道黄灯亮支道红灯亮未过5秒主道无车，支道有车，或主，支道均有车，45秒已到主道红灯亮支道绿灯亮支道有车，主道无车，或主支道均有车，45秒未到5秒已到主道红灯亮支道黄灯亮5秒已到支道无车，或主支道均有车，25秒已到5秒已到3所以设计45秒、25秒和5秒计时电路，均采用倒计时。考虑到显示的方便，每个计时电路又由计数器和码型转换电路组成。码型转换电路是把对应的二进制码直接转换成数码管显示时的码字，采用数码管的静态显示。2.3状态分析表表2-1状态分析表3电路的设计3.1主控模块的设计由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口，在每个入口处设置红、绿、黄、左拐允许四盏信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外，左拐灯亮允许车辆向左拐弯。信号灯变换次序为：主支干道交替允许通行，主干道每次放行40S，亮5S红灯让行驶中的车辆有时间停到禁行线外，左拐放行15秒，亮5S红灯；支干道放行30S，亮5S黄灯，左拐放行15秒，亮5S红灯，其中主支干道的红黄绿灯表示如MR、MY、MG、BR、BY、BG。根据下面源程序生成如图3-1的控制器元件图图3-1控制器元件图主干道支干道指示灯亮灯时间指示灯亮灯时间红灯亮30s绿灯亮25s红灯亮黄灯亮5s绿灯亮45s红灯亮50s黄灯亮5s红灯亮4LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITYJTDKZISPORT(CLK,SM,SB:INSTD_LOGIC;MR,MY,MG,BR,BY,BG:OUTSTD_LOGIC);ENDENTITYJTDKZ;ARCHITECTUREARTOFJTDKZISTYPESTATE_TYPEIS(A,B,C,D);SIGNALSTATE:STATE_TYPE;BEGINCNT:PROCESS(CLK)ISVARIABLES:INTEGERRANGE0TO45;VARIABLECLR,EN:BIT;BEGINIF(CLK'EVENTANDCLK='1')THENIFCLR='0'THENS:=0;ELSIFEN='0'THENS:=S;ELSES:=S+1;ENDIF;CASESTATEISWHENA=MR='0';MY='0';MG='1';BR='1';BY='0';BG='0';IF(SBANDSM)='1'THENIFS=45THENSTATE=B;CLR:='0';EN:='0';ELSESTATE=A;CLR:='1';EN:='1';5ENDIF;ELSIF(SBAND(NOTSM))='1'THENSTATE=B;CLR:='0';EN:='0';ELSESTATE=A;CLR:='1';EN:='1';ENDIF;WHENB=MR='0';MY='1';MG='0';BR='1';BY='0';BG='0';IFS=5THENSTATE=C;CLR:='0';EN:='0';ELSESTATE=B;CLR:='1';EN:='1';ENDIF;WHENC=MR='1';MY='0';MG='0';BR='0';BY='0';BG='1';IF(SMANDSB)='1'THENIFS=25THENSTATE=D;CLR:='0';EN:='0';ELSESTATE=C;CLR:='1';EN:='1';ENDIF;ELSIFSB='0'THENSTATE=D;CLR:='0';EN:='0';ELSESTATE=C;CLR:='1';EN:='1';ENDIF;WHEND=MR='1';MY='0';MG='0';BR='0';BY='1';BG='0';IFS=5THENSTATE=A;CLR:='0';EN:='0';6ELSESTATE=D;CLR:='1';EN:='1';ENDIF;ENDCASE;ENDIF;ENDPROCESSCNT;ENDARCHITECTUREART;3.2计数器模块的设计这里计数器的计数范围为0—45S。计到45后,下一个时钟沿回复到0,开始下一轮计数。根据下面源程序生成如图3-2的45s计数器元件图，当计数器及时45s后，主干道由绿转黄，支干道由红转绿。图3-245s计数器元件图LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITYCNT45SISPORT(SB,CLK,EN45:INSTD_LOGIC;DOUT45M,DOUT45B:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0));ENDENTITYCNT45S;ARCHITECTUREARTOFCNT45SISSIGNALCNT6B:STD_LOGIC_VECTOR(5DOWNTO0);BEGINPROCESS(SB,CLK,EN45)IS7BEGINIFSB='0'THENCNT6B=CNT6B-CNT6B-1;ELSIF(CLK'EVENTANDCLK='1')THENIFEN45='1'THENCNT6B=CNT6B+1;ELSIFEN45='0'THENCNT6B=CNT6B-CNT6B-1;ENDIF;ENDIF;ENDPROCESS;PROCESS(CNT6B)ISBEGINCASECNT6BISWHEN000000=DOUT45M=00111111;DOUT45B=00111111;WHEN000001=DOUT45M=00111111;DOUT45B=00000110;WHEN000010=DOUT45M=00111111;DOUT45B=01011011;WHEN000011=DOUT45M=00111111;DOUT45B=01001111;WHEN000100=DOUT45M=00111111;DOUT45B=01100110;WHEN000101=DOUT45M=00111111;DOUT45B=01101101;WHEN000110=DOUT45M=00111111;DOUT45B=01111101;WHEN000111=DOUT45M=00111111;DOUT45B=00000111;WHEN001000=DOUT45M=00111111;DOUT45B=01111111;WHEN001001=DOUT45M=00111111;DOUT45B=01101111;WHEN001010=DOUT45M=00000110;DOUT45B=00111111;WHEN001011=DOUT45M=00000110;DOUT45B=00000110;WHEN001100=DOUT45M=00000110;DOUT45B=01011011;WHEN001101=DOUT45M=00000110;DOUT45B=01001111;WHEN001110=DOUT45M=00000110;DOUT45B=01100110;WHEN