EDA课程设计 十字路口交通灯控制器.docVIP

目 录 1.设计原理 1 1.1设计任务 1 1.2方案构思 1 1.2.1该交通灯控制器应具备的功能 1 1.2.2实现方案 1 2.程序设计 3 3. 编译/仿真 4 3.1编译过程 4 3.1.1 建立顶层设计文件夹TRAFFIC_CTROL 4 3.1.2 TRAFFIC_CTROL.VHD模块设计 4 3.1.3 TRAFFIC_CTROL.SCf波形文件设计 5 3.2仿真结果 5 4．心得体会 6 参考文献 7 附录A VHDL源程序代码 8 附录B 仿真时序波形图 10 交通灯控制器设计 1.设计原理 1.1设计任务 设计一个十字路口的交通灯控制系统，用实验平台上的LED发光二极管显示车辆通过的方向（东西和南北各一组），用数码管显示该方向的剩余时间。 1.2方案构思 1.2.1该交通灯控制器应具备的功能 设东西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35sec，黄灯5sec，绿灯30sec，同时用数码管指示当前状态（红、黄、绿）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。紧急状态解除后，重新计数并指示时间。 1.2.2实现方案 交通灯控制器是状态机的一个典型应用，除了计数器是状态机外，还有东西、南北方向的不同状态组合（红绿、红黄、绿红、黄红4个状态），如表1.1所示。 表1.1 交通灯的4种可能亮灯状态 状 态 东 西 方 向 南 北 方 向 红 黄 绿 红 黄 绿 1 1 0 0 0 0 1 2 1 0 0 0 1 0 3 0 0 1 1 0 0 4 0 1 0 1 0 00 我们可以简单的将其看成两个（东西、南北）减1计数器，通过检测两个方向的计数值，可以检测红、黄、绿灯组合的跳变。这样使一个较复杂的状态机设计变成一个较简单的计数器设计。 本例假设东西方向和南北方向的黄灯时间均为5sec，在设计交通灯控制器时，可在简单计数器的基础上增加一些状态检测，即可通过检测两个方向的计数值判断交通灯应处于4种状态中的哪个状态。 本交通灯控制器外部接口如图1.1所示。在表1.2中列出了需检测的状态跳变点，从中可以看出，有两种情况出现了东西和南北方向计数值均为1的情况，因此在检查跳变点时还应同时判断当前是处于状态2还是状态4，这样就可以决定次状态是状态3还是状态1。对于紧急状态，只需设计一个异步时序电路即可解决。 图1.1交通灯控制器方框图 表1.2 交通灯设计设计中的状态跳变点 交通灯 现状态 计数器计数值 交通灯 次状态 计数器计数值 东西方向 计数值 南北方向 计数值 东西方向 计数值 南北方向 计数值 1 6 1 2 5 5 2 1 1 3 30 35 3 1 6 4 5 5 4 1 1 1 35 30 程序中还应防止出现非法状态，即程序运行后应判断东西方向和南北方向的计数值是否超出范围。此电路仅在电路启动运行时有效，因为一旦两个方向的计数值正确后，就可能再计数到非法状态。 2.程序设计 该交通灯控制器的源程序TRAFFIC_CTROL.VHD LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY TRAFFIC_CTROL IS PORT(clk,urgency: IN STD_LOGIC; led: BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); East_West,South_North:BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0)); END TRAFFIC_CTROL; ARCHITECTURE A OF TRAFFIC_CTROL IS BEGIN PROCESS(clk,urgency) BEGIN IF urgency=0 THEN led East_West South_North ELSIF clkevent AND clk=1 THEN IF East_WesOR South_NortHEN East_West South_North