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交通信号灯控制器的设计 PAGE PAGE 6 交通信号灯控制器 目 录 第一章 系统设计 1.1设计要求 ………………………………………………………………………3 1.2 方案比较 ………………………………………………………………………3 1.3方案论证 ………………………………………………………………………3 1.3.1总体思路 ………………………………………………………………… 4 1.3.2设计方案 ………………………………………………………………… 5 第二章 单元电路设计 2.1 4位二进制计数器……………………………………………………………6 2.2 两位二进制计数器 ……………………………………………………………6 2.3定时时间到检测电路 …………………………………………………………6 2.4红黄绿灯输出控制电路 ………………………………………………………6 2.5计时器 …………………………………………………………………………6 第三章 软件设计 3.1用VHDL编写程序……………………………………………………………6 3.2 程序流程………………………………………………………………………7 3.3程序清单及仿真 ………………………………………………………………7 第四章 系统测试 …………………………………………………………7 第五章 结论 ………………………………………………………………8 参考文献 ……………………………………………………………………9 附 录 ………………………………………………………………………10 0 引言 随着经济的飞速发展，现代化交通管理成了当今的热点问题。一个完善的交通控制功能,可使混乱的交通变得井然有序，从而保障了人们的正常外出。本系统通过设计一交通信号灯控制器,达到交通控制的目的。除实现交通灯基本的控制功能外，系统还可显示该灯本次距灯灭所剩的时间，具有更完善的控制功能,使行人提前做好起、停准备，具有更强的实用性。 第1章 系统设计 1.1设计要求 交通灯从绿变红时，有4秒黄灯亮的间隔时间。 交通灯红变绿是直接进行的，没有间隔时间。 主干道上的绿灯时间为20秒，支干道的绿灯时间为10秒。 在任意时间,显示每个状态到该状态结束所需要的时间。 1.2方案比较 要实现对交通灯的控制，有很多的方案可供选择。 方案一：由两块CMOS集成电路完成定时和序列控制功能，三只双向晶体管完成实际的电源切换功能。电路中采用10V负电源（可由市电电压经降压、整流、滤波、稳压而得）、CD4049集成电路、计数器CD4017等器件。其中双向晶闸管选用400V、4A的，二极管选用BY127型和1N4148型，稳压管选用10V、1W的。因直接使用市电工作，故在安装和使用时安全系数较低，且硬件电路复杂，所用器件多。 方案二：运用VHDL语言分别控制分频和状态机两个模块, 即信号源经分频器分频后得到1Hz脉冲,输出脉冲控制状态机中预置四个状态的循环,从而达到交通控制作用.该方案电路结构简单,使用器件少,易于安装和使用.但不宜于电路扩展,适用范围小,应用不广泛. 方案三：采用VHDL语言输入的方式实现交通信号灯控制器，并灵活运用了通用元件CBU14和CBU12作为4位二进制计数器和两位二进制计数器，简化了硬件电路，同时也给调试、维护和功能的扩展、性能的提高带来了极大的方便。 分析以上三种方案的优缺点，显然第三种方案具有更大的优越性、灵活性，所以采用第三种方案进行设计。 1.3 方案论证 1.3.1 总体思路 系统交通管理示意图如图1.3.1. 主干道 支干道 图1.3.1 路口交通管理示意图 由此可得出交通信号灯A、B、C、D的4种状态: 干 道 交通灯的四种状态 主干道 A 绿（20秒） B 黄（4秒） C 红（10秒） D 红（4秒） 支干道 红 红 绿 黄 根据设计要求，系统状态转换图如图1.2.2示。 A A BD B D C C 图1.2.2状态转换图 1.3.2设计方案 交通信号灯控制器的原理框图如图1.2.1示。状态发生器（两位二进制计数器） 状态发生器（两位二进制计数器） 预置数产生电