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前言 伴随着社会的发展以及人类生活水平的提高,汽车的数量在增加的EDA 技术的发展和应用领域的扩大与深入，EDA 技术在电子信息，通信，自动，控制及计算机应用等领域的重要性日益突出。随着技术市场与人才市场对EDA 的不断的增加交通的问题日益突出，单单依靠人力来指挥交通已经不可行了,所以，设计交通灯来完成这个需求就显的越加迫切了.为了确保十字路口的行人和车辆顺利、畅通地通过,往往采用电子控制的交通信号来进行指挥。以下就是运用数字电子设计出的交通灯：其中红灯亮,表示该条路禁止通行；黄灯亮表示停车；绿灯亮表示允许通行。 1.1 设计的目的 本次课程设计的目的是通过设计交通灯控制器，了解EDA技术，了解并掌握VHDL硬件描述语言的设计方法和思想，巩固和综合运用所学过的计算机组成原理知识，提高分析、解决计算机技术实际问题的独立工作能力。 1.2 设计的基本内容 交通灯的显示有很多方式，如十字路口、丁字路口等，而对于同一个路口又有很多不同的显示要求，比如十字路口，车辆如果只要东西和南北方向通行就很简单，而如果车子可以左右转弯的通行就比较复杂，本实验仅针对最简单的南北和东西直行的情况。 这次课程设计的题目是交通灯控制器的设计。设计了主干道的交叉路口交通信号灯无人自动管理的控制系统。将路口红绿灯的各种亮灯情况定义不同的状态，路口状况定义为触发条件，组成有限状态机。基于此模型的交通信号灯控制系统可充分利用现有交通资源,缓解城市交通压力。 要完成本实验，首先必须了解交通路灯的燃灭规律。本实验需要用到实验箱上交通灯模块中的发光二极管，即红、黄、绿各三个。依人们的交通常规，“红灯停，绿灯行，黄灯提醒”。其交通灯的燃灭规律为：初始态是两个路口的红灯全亮，之后，东西路口的绿灯亮，南北路口的红灯亮，东西方向通车，延时一段时间后，东西路口绿灯灭，黄灯开始闪烁。闪烁若干次后，东西路口红灯亮，而同时南北路口的绿灯亮，南北方向开始通车，延时一段时间后，南北路口的绿灯灭，黄灯开始闪烁。闪烁若干次后，再切换到东西路口方向，重复上述过程。 在实验中使用8个七段码管中的任意两个数码管显示时间。东西路和南北路的通车时间均设定为20s。数码管的时间总是显示为19、18、17…0、3、2、1、0、9、8…0。在显示时间小于4秒的时候，通车方向的黄灯闪烁 2 交通灯控制器设计 2.1 交通灯控制器应具备的功能 本实验要完成任务就是设计一个简单的交通灯控制器，交通灯显示用实验箱的交通灯模块和七段码管中的任意两个来显示。系统时钟选择时钟模块的1KHz时钟，黄灯闪烁时钟要求为2Hz，七段码管的时间显示为1Hz脉冲，即每1s中递减一次，在显示时间小于3秒的时候，通车方向的黄灯以2Hz的频率闪烁。系统中用S1按键进行复位。从题目中计数值与交通灯的亮灭的关系如图1所示： 支干道 主干道 图1 路口交通管理示意图 ABCD主干道交通灯绿（20秒）黄（4秒）红红支干道交通灯红红绿（20秒）黄（4秒）表1 交通信号灯的4种状态 2.3 交通灯控制器系统设计思路与实现 根据题目要求的功能，可以把整体设计分为三个模块：分频模块，把1kHz的频率分成1Hz，1Hz用于倒计时计数的时钟信号，而1kHz则可以用于数码管扫描显示的片选时钟信号；交通灯控制及倒计时模块；数码管译码扫描显示模块。 根据上面的思路分析最终得到的顶层文件原理图如下： 图2 顶层文件仿真图 3 硬件电路设计 3.1 分频器的设计 分频器实现的是将高频时钟信号转换成低频的时钟信号，用于触发控制器和计数器。该分频器实现的是一千分频，将一千赫兹的时钟信号分频成一赫兹的时钟信号。生成的Symbol 文件如图3 和仿真波形如图4 所示。 图3 VHDL源程序： library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity div is port(clk:in std_logic; Clk1Hz:out std_logic); end div; architecture behave of div is signal Clk_Count1 : std_logic_vector(9 downto 0); begin process(Clk) begin if(Clkevent and Clk=1) then if(Clk_Count11000) then Clk_Count1=Clk_Count1+1; else Clk_Count1=0000000001; Clk1Hz=Clk_Coun