有限状态机设计交通灯
交通信号灯设计方案
交通信号灯设计方案1. 引言交通信号灯是城市交通管理的重要组成部分，用于指导交通流量的控制和协调。
设计一个高效可靠的交通信号灯方案，可以提高交通流畅度、减少交通事故，并实现人车分流等交通管理目标。
本文将介绍一个基于智能控制算法的交通信号灯设计方案。
该方案利用现代技术，如计算机视觉和机器学习算法，来实现智能化的交通信号控制，并结合实际道路情况和交通流量，做出合理的信号灯调度策略。
2. 方案设计2.1 信号灯类型选择根据道路交通特点和需求，选择合适的信号灯类型。
常见的信号灯类型有红绿灯、箭头灯和倒计时灯等。
本方案将采用红绿灯作为基本信号灯类型，可以根据实际需求添加其他类型的信号灯。
2.2 信号灯位置布置根据道路交通状况和交通流量，合理布置交通信号灯的位置。
通常情况下，信号灯安装在交叉口中心位置，以便实现对所有方向的车辆进行控制。
同时，根据实际道路情况和可行性，可以考虑设置多个信号灯来分别控制不同的车流。
2.3 信号灯配时方案考虑到不同时间段和交通状况的变化，设计合理的信号灯配时方案是关键。
本方案将采用基于智能控制算法的动态配时方式。
通过实时监测交通流量和道路状况，结合预设参数和优化算法，来调整信号灯的配时策略，以实现最佳的交通流量控制。
2.4 信号灯检测技术实现智能化的信号灯控制需要准确的交通流量和车辆信息。
为此，采用先进的交通检测技术来获取实时数据。
这些技术包括视频监控、车辆探测器、无线传感器等。
通过对这些数据进行分析，可以实时了解交通状况，及时做出信号灯的调整。
2.5 信号灯控制算法本方案采用机器学习算法，通过大量的交通数据进行训练，来实现信号灯的智能控制。
算法将根据交通流量、行驶速度、车辆类型等参数，动态调整信号灯的配时策略，以实现最佳的交通流量控制和道路安全。
3. 方案实施3.1 交通信号灯设备安装按照设计方案，安装交通信号灯设备，包括信号灯灯头、信号控制箱、电缆、设备支架等。
3.2 信号灯控制系统建设搭建信号灯控制系统，包括传感器设备、数据采集模块、信号灯控制模块、通信模块等。
基于AT89C51单片机的交通灯系统设计
基于AT89C51单片机的交通灯系统设计摘要：本文设计了一种基于AT89C51单片机的交通灯系统。
该系统通过使用AT89C51单片机作为控制核心，结合LED灯、红外传感器等硬件部件，实现了智能交通灯的功能。
利用AT89C51单片机的高性能和可编程性，本文提出了基于状态机的控制算法，实现交通灯的精确控制，以提高交通效率和安全性。
试验结果表明，所设计的交通灯系统稳定可靠，具有一定的应用价值。
关键词：AT89C51、单片机、交通灯、智能控制、状态机1. 引言交通灯作为城市道路交通的重要组成部分，对交通的顺畅和安全起着至关重要的作用。
传统的交通灯系统通常接受定时控制方式，无法依据实际交通状况进行灵活调整，导致交通拥堵和交通事故频发。
因此，设计一种智能交通灯系统，能够依据实时交通状况智能调整交通信号灯的状态，具有重要的现实意义。
2. 系统设计2.1 系统硬件设计本文所设计的交通灯系统接受AT89C51单片机作为控制核心，具有较高的性能和可编程性。
系统硬件部件包括LED灯、红外传感器、电路板等。
其中，LED灯用于表示交通灯的红、黄、绿三种状态；红外传感器用于感知车辆的存在与否。
这些硬件部件通过电路板毗连并与AT89C51单片机进行相应的电路毗连，构成完整的交通灯系统。
2.2 系统软件设计系统软件主要包括控制算法的设计和程序编写。
本文接受了基于状态机的算法，实现交通灯的智能控制。
系统依据红外传感器感知到的车辆状况和交通灯当前的状态来进行裁定，从而确定下一时刻交通灯的状态。
详尽实现过程如下：状态1：红灯状态。
当红灯亮起时，表示该方向的车辆需要停车等待。
系统检测到车辆通过红外传感器时，切换到状态2。
状态2：绿灯状态。
当绿灯亮起时，表示该方向的车辆可以通行。
系统计时一定时间后，切换到状态3。
状态3：黄灯状态。
当黄灯亮起时，表示该方向的车辆应注意停车。
系统计时一定时间后，切换到状态1。
该算法能够依据交通灯的当前状态和车辆的状况进行相应的状态切换，实现智能交通灯的控制。
PLC交通红绿灯设计
PLC交通红绿灯设计在城市交通系统中，交通红绿灯的控制是交通系统最重要的部分之一。
红绿灯能够控制交通流量，维持道路安全，管理道路拥堵和优化交通运输。
本文将介绍PLC交通红绿灯的设计，探讨PLC的作用以及PLC如何在控制红绿灯方面发挥作用。
PLC介绍PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）是一种数字计算机，它是以数字电路为基础的，是用于控制机器设备过程的可编程控制器。
PLC广泛应用于制造商、工业、自动化、机器人、国家安全等领域。
PLC的核心部件是CPU （Central Processing Unit），它是PLC的控制中心。
它不断地检测输入信号的状态并作出决策，同时触发输出响应信号。
PLC与传统的电力系统相比，具有更快的响应速度和更高的密度。
PLC可以提供可靠、准确、高效的自动化控制。
PLC在交通红绿灯控制中的应用PLC在交通红绿灯控制中的主要作用是分配和控制交通信号灯的时间。
交通信号灯包括红灯、黄灯和绿灯。
在一个交通路口，PLC将根据车辆流量和平均等待时间为每个方向分配绿灯时间。
PLC还能监测交通流量，根据堵塞情况自动调整灯光信号时间。
PLC控制交通红绿灯时，需要特别注意以下几个方面：1.控制策略：PLC在控制交通红绿灯时，可以采用几种不同的控制策略，例如普通定时控制、车辆探测控制、手动控制等。
2.时间策略：红灯与绿灯的时间应该在人员和车辆的流动性以及通过路口所需要的时间等因素影响下调整。
PLC可根据实时情况自动调整交通信号灯时间。
3.报警机制：PLC在控制交通红绿灯的过程中，需要预设报警机制，当交通灯的传感器出现问题时能够发出报警。
报警可以通过室内报警灯、声音或电话通知交通管理部门。
PLC交通红绿灯的设计流程PLC控制交通红绿灯需要经过以下几个步骤：1. 设计信号灯系统信号灯系统包括红灯、黄灯和绿灯。
每个信号灯需要配置传感器，以便PLC能够知道当前信号灯的状态。
十字路口交通灯控制设计_十字路口交通灯控制设计(PLC设计课件)
接通， 当T1定时器ET值大于1s时，
接通，Q0.0得电，
A灯亮； 当T1定时器ET值大于2s时，
断开，Q0.0失电，A灯灭。
三、举例
任务3 十字路口交通灯控制设计
M0.0
T#4S
T1
TON
Time
IN
Q
PT
ET
T1.ET
T1.ET
Q0.1
B灯
T#2S
T#3S
M0.0启动后，T1定时器开始定时，ET值开始发生变化；此时ET值小于3s，
任务3 十字路口交通灯控制设计
一、比较指令符号
可以使用“等于”操作确定第一个 比较值是否等于第二个比较值。 要比 较的两个值必须为相同的数据类型。
该 LAD 触点比较结果为 TRUE 时， 则该触点会被激活。 在程序编辑器中 单击该指令后，可以从下拉菜单中选择 比较类型和数据类型。
任务3 十字路口交通灯控制设计
输出继电器 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5
输出
输出元件 东西方向绿灯HL1 东西方向黄灯HL2 东西方向红灯HL3 南北方向绿灯HL4 南北方向黄灯HL5 南北方向红灯HL6
任务3 十字路口交通灯控制设计
二、硬件电路-PLC外部电路接线
24V
输出
电源
L N PE
QF
FU 1
三、梯形图设计
比较指令
按下启动按钮，当定时时间到达3S时，灯亮，定时时间到达5S时，灯灭。
一个定时器，完成3S，5S控制
循环
T0
M0.0 T0.Q
TON
Time
IN
Q
T#5s PT
ET
3S灯亮，5S灯灭
PLC课程设计十字路口交通灯
01
信号灯：包括红、黄、绿三种颜色的信号灯，用于 指示车辆和行人的通行状态
02
控制器：用于控制信号灯的显示状态，包括定时控 制和交通流量控制
03
传感器：用于检测车辆和行人的通行状态，包括红 外传感器、雷达传感器等
04
通信系统：用于传输交通灯系统的控制信息和状态 信息，包括有线通信和无线通信
05
供电系统：为交通灯系统提供稳定的电源，包括市 电供电和太阳能供电
优化硬件：提高处 理器性能，增加内 存容量，提高网络 带宽
优化软件：减少系 统开销，优化代码 结构，提高系统响 应速度
优化系统结构：采 用分布式系统，提 高系统的可扩展性 和可靠性
PART SIX
案例背景：某城市十字路口交 通灯控制系统
成功案例：采用PLC技术实现 交通灯智能控制
案例分析：PLC技术在交通灯 控制系统中的应用优势
性能优化：优化PLC程序，提 高系统的响应速度和稳定性
安全优化：确保系统的安全性， 防止误操作和故障导致的事故
PART FIVE
测试方法：通过模拟不同交通 状况，观察交通灯系统的反应 速度和准确性
测试环境：模拟十字路口交 通环境，包括车辆、行人等
测试指标：包括响应时间、 准确性、稳定性等
测试工具：使用专业测试软件 和设备，如交通模拟软件、传
优势：PLC具有稳定性高、可靠性强、易于维护等特点，适合用于交通灯控制系统。 优势：PLC可以通过编程实现各种复杂的交通灯控制逻辑，满足不同交通状况的需求。 局限性：PLC的响应速度相对较慢，可能无法满足一些高实时性要求的交通灯控制系统。 局限性：PLC的编程和调试相对复杂，需要专业的技术人员进行操作。
PLC在交通灯系统中的应用可以提高交通灯系统的稳定性和可靠性，降低维护成本。
交通灯的PLC程序设计
交通灯的PLC程序设计摘要PLC（可编程逻辑控制器）是一种用于自动化控制的计算机设备。
本文将介绍在交通灯系统中使用PLC进行控制的程序设计。
介绍随着城市化的发展，交通拥堵已经成为了一个普遍的现象。
为了解决交通拥堵问题，并提高道路交通的安全性，交通灯系统变得越来越重要。
在交通灯系统中，使用PLC控制可以实现精确、可靠、高效的控制方式。
PLC是一种专业的控制器，主要用于工业自动化控制。
PLC能够将输入的控制信号进行逻辑处理，并输出相应的控制信号，实现可编程的自动控制。
在交通灯系统中，PLC负责控制信号灯的开关，保证交通信号灯的正常运转。
本文将介绍在交通灯系统中使用PLC的程序设计。
该设计针对的是普通十字路口，控制红、黄、绿三种信号灯的开关顺序，以保证交通流畅和交通安全。
PLC程序设计逻辑控制在交通灯系统中，PLC将接受来自传感器的信号，根据这些信号进行逻辑运算，从而控制信号灯的开关。
通过逻辑运算，PLC可以实现绿灯亮、黄灯亮、红灯亮等不同的控制方式。
PLC的逻辑运算主要包括开关量逻辑和模拟量逻辑两种方式。
对于交通灯系统来说，开关量逻辑是最常用的控制方式，这是因为信号灯的开关只有两种状态：开和关。
控制程序交通灯系统中使用的PLC程序通常是基于状态机的控制方式。
状态机是一种基于状态转移的控制模型，是一种理论模型，用于描述有限个状态及其之间的转移。
交通灯系统中的PLC程序一般会分为两部分：状态转移表和状态转移图。
状态转移表用于记录系统中所有的状态和它们之间的转移关系，状态转移图则是在状态转移表的基础上对状态之间的关系进行图形化表示。
下面是一个简单的状态转移表，用于描述交通灯系统中红、黄、绿三种灯的控制状态：当前状态输入信号下一状态红灯等待绿灯黄灯等待红灯绿灯等待黄灯红灯或黄灯非等待黄灯绿灯非等待红灯PLC程序实现在实现PLC程序时，需要根据状态转移图和状态转移表编写程序。
在交通灯系统中，PLC的输入端接收传感器信号，根据传感器信号和状态转移表的状态转移关系来更新PLC的输出信号。
(交通运输)基于状态机设计的智能交通控制灯精编
（交通运输）基于状态机设计的智能交通控制灯（交通运输）基于状态机设计的智能交通控制灯基于VHDL状态机设计的智能交通控制灯1设计方案十字路口设计俩组交通灯分别控制东西和南北俩个方向的交通。
如图1所示，当东西方向的红灯亮时，南北方向对应绿灯亮，过渡阶段黄灯亮，即东西方向红灯亮的时间等于南北方向绿灯和黄灯亮的时间之和。
交通灯维持变亮的时间取决于键盘输入的控制键值。
同理，当南北方向的红灯变亮时，东西方向的交通灯也遵循此逻辑。
总体上由状态机实现控制，本设计中使用俩个状态机分别控制东西和南北俩个方向的交通。
每个状态机中都设有4个状态，分别对应红灯亮、绿灯亮、黄灯亮和出现紧急状况时俩个方向上的红灯同时变亮，停止倒计时的同时数码管上出现闪烁。
路口的繁忙程度是不壹样的，白天时的交通比较繁忙，因此，红绿灯要变化快壹些以便提高通过效率，减少拥堵时间；相反，夜晚交通稀疏，就需要红绿灯变化慢壹些。
因此，加入键盘控制程序来控制交通维持变亮状态的持续时间。
2总体设计结构框图总体设计结构框图如图2所示，共有11个功能模块，包括控制东西方向交通灯的状态机和控制南北方向交通灯的状态机、计数器模块、键盘扫描模块、数字合成模块、三个分位模块、数码管显示模块、动态显示扫描模块。
用VHDL语言对各个模块进行编程，最后形成顶层文件，在MAX+PLUSⅡ环境下进行编译和仿真，检查所编程序是否运行正确。
如果出现错误，需要进行修改，直到完全通过为止。
需要说明的是，在进行程序编译时，要先从底层程序开始，所有底层程序都正确后，才能开始顶层程序的编译。
这是因为顶层程序是对底层程序的概括，它是把底层程序各个模块连接起来，相当于把每个模块的功能汇聚到壹起，实现整个系统的控制功能，所以底层程序的正确和否关系到顶层程序的运行结果。
V HDL语言编程生成的结构框图如图3所示。
3VHDL程序设计3．1状态机1(东西方向)程序关键代码用俩个状态机分别控制东西方向和南北方向上的交通。
(完整word版)PLC课程设计——交通灯
交通信号灯PLC控制系统的设计摘要交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。
为了实现交通道路的管理，力求交通管理先进性、科学化。
用可编程控制器实现交通灯管制的控制系统，以及该系统软、硬件设计方法，实验证明该系统实现简单、经济，能够有效地疏导交通，提高交通路口的通行能力。
分析了现代城市交通控制与管理问题的现状，结合交通的实际情况阐述了交通灯控制系统的工作原理，给出了一种简单实用的城市交通灯控制系统的PLC设计方案。
可编程序控制器在工业自动化中的地位极为重要，广泛的应用于各个行业。
随着科技的发展，可编程控制器的功能日益完善，加上小型化、价格低、可靠性高，在现代工业中的作用更加突出。
PLC可编程序控制器是以微处理器为基础,综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。
它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点,已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。
据统计,可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。
专家认为,可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一,PLC、机器人、CAD/CAM将成为工业生产的三大支柱。
由于PLC具有对使用环境适应性强的特性,同时其内部定时器资源十分丰富,可对目前普遍使用的“渐进式”信号灯进行精确控制,特别对多岔路口的控制可方便地实现。
因此现在越来越多地将PLC应用于交通灯系统中。
同时,PLC本身还具有通讯联网功能,将同一条道路上的信号灯组成一局域网进行统一调度管理,可缩短车辆通行等候时间，实现科学化管理.由于PLC具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器资源十分丰富，可对目前普遍使用的“渐进式”信号灯进行精确控制，特别对多岔路口的控制可方便地实现。
因此现在越来越多地将PLC应用于交通灯系统中。
同时有些还引入触摸屏模拟十字路口红绿灯闪亮及车辆通行，十分形象地显示出了PLC在交通灯系统中的实际应用。
DSP实验设计报告交通灯
DSP实验设计报告交通灯设计目的本实验旨在根据交通灯控制的实际情况，通过DSP进行流程设计，实现交通灯的各种状态的控制，以此提高实验者的DSP编程能力，增加其对控制系统的理解。
设计原理本实验的主要控制器是TMS320C6748 DSP芯片，通过硬件与LED灯连接，实现交通灯的开关控制。
同时为了保证控制系统可靠稳定，使用了光电隔离模块，充分隔离DSP和LED灯的电路。
本设计的交通灯状态转换流程采用了状态机设计思想，为灯控中的状态设计了相应的状态表，每种灯的状态都在状态表里有清晰的描述。
设计方案交通灯设有3种状态：绿灯进车、黄灯过渡、红灯停车，每一种状态都有对应的时间段，为保证交通的顺畅性，在每一个灯的状态下，都会伴随一个闪烁的灯，以提醒司机进行注意。
以此设计的状态图如下图所示。
在进入程序正式实现之前，本设计还首先对TMS320C6748芯片进行了硬件初始化。
然后，通过while(1)循环语句，对交通灯的各个状态进行了详细的代码实现。
在绿灯进车状态下，程序会调用绿灯程序来实现灯的亮灭控制，同时启动两个计时器，一个是绿灯定时器，另一个是闪烁灯定时器，用于定时绿灯亮起的时间和检测闪烁灯是否需要亮起。
设计结果本设计成功实现了交通灯的几种不同状态的控制，在调试过程中，程序运行稳定，性能良好，每种状态的时间也能够精确控制。
同时闪烁灯的提醒功能也能够很好的保证交通的顺畅性。
当交通灯进入红灯时，即停车状态，道路上的车辆就需要停车等待，因此为了达到更好的交通效果，可将道路的长度设置得适当加长，同时还需要设置好交通灯的时间参数，适时地调节程序中各种灯亮起的时间，使得交通灯控制系统的效率和安全性能得到了很大地提升。
不过需要注意的是，在程序运行过程中，还需要注重一些细节问题的处理，如各种定时器的时间调整、闪烁灯的速度设置等。
只有这样才能够保证一套良好的交通灯控制系统的建立。
实验五交通灯控制
操作规则实现电路
功能：根据交通红绿灯控制器的功能要求，确定不同工作状态下计时器的计数值。可用8位计数器来实现定时计数。
正常运行时，计数器按照规定的定时要求加1计数；若要人工放行某方向，只要使计时器运行到该放行状态的最后一刻时，计时器保持此时的计数值，使红绿灯信号生成器暂停状态的转移即可。
*
再按下键2，表示欲人工放行B方向，则相应LED有显示；同时两个方向的红绿灯按正常运行规律自动切换，当运行到放行B方向时，则保持放行该方向。
再按下键3，表示清除人工方向的控制，则交通灯开始自动转换红黄绿灯的状态。
3
2
1
4
*
1
2
3
4
5
6
预习时请画出其状态转移图。
*
设计方案的选择
01
图文混合设计方法：先将电路划分为几个子模块，每个子模块由Verilog HDL语言描述实现，然后生成逻辑符号，顶层文件采用图形文件来实现。
02
纯文本描述方法：每个子模块和顶层电路的连接关系都采用Verilog HDL语言描述实现，对子模块的调用采用模块元件例化的方法。
起始状态的选择
采用log2N个触发器来表示这N个状态 采用N个触发器来表示这N个状态——称为一位热码状态机编码（One-Hot State Machine Encoding）。
状态编码
采用Verilog HDL语言实现基于状态机的设计，就是在时钟信号的触发下，完成两项任务： 用case或if-else语句描述出状态的转移； 描述状态机的输出信号。
在线校验
下载后，仔细观察：红绿灯应按设定的时间规律自动切换，D1~D8八个LED分别对应的是：A方向的红黄绿，B方向的红黄绿，A方向的放行状态，B方向的放行状态。
EDA实验报告：基于VHDL语言的交通灯控制系统设计与实现
图为k1=0时的输出状态s1，输出恒为011110。即亮灯为R1，y2。保持时间1S。
(k2=0)
上图为k2=0时的输出状态s2，输出恒为101011。即亮灯为G1，R2。保持时间2S。
(k3=0)
上图为k3=0时的输出状态s3，输出恒为110011。即亮灯为R1，G2。保持时间1S。
四、小结及心得体会
else
if counter<5 then
next_state<=s3;
else
next_state<=s0;
end if;
end if;
end if;
end if;
end if;
end case;
end process;
ouput:process(current_state)
begin ——显示程序
begin
u1: jiaotongdeng port map(
clk=>clki,
k0=>k0,
k1=>k1,
k2=>k2,
k3=>k3,
r1=>r1,r2=>r2,g1=>g1,g2=>g2,y1=>y1,y2=>y2
);
u2: div port map(clk=>clk1,clk_out=>clki);
end if;
end if;
end if;
when s3=>
if k0='0' then
next_state<=s0;
else
if k1='0' then
next_state<=s1;
基于verlilog hdl的交通信号灯电路设计
基于Verilog HDL的交通信号灯电路设计1. 引言交通信号灯是城市道路交通管理中不可或缺的一部分，它通过不同颜色的灯光来指示车辆和行人何时停止和通行。
本文将介绍基于Verilog HDL的交通信号灯电路设计。
2. 设计目标本次设计的目标是实现一个简单的交通信号灯电路，包括红、黄、绿三种状态。
具体要求如下：•红灯亮时，其他两个灯应熄灭。
•黄灯亮时，其他两个灯应熄灭。
•绿灯亮时，其他两个灯应熄灭。
•红、黄、绿三个状态按照固定时间间隔循环切换。
3. 电路设计3.1 总体结构本次设计采用有限状态机（FSM）来实现交通信号灯电路。
有限状态机是一种数学模型，可以描述系统在不同状态之间的转移和输出。
我们将使用Verilog HDL来描述并实现这个有限状态机。
3.2 状态定义根据设计目标，我们可以定义三种状态：红、黄、绿。
我们可以用二进制数来表示这三种状态，比如红色为00，黄色为01，绿色为10。
我们可以使用两个输出信号来表示当前状态：red和green。
3.3 状态转移根据设计目标，交通信号灯应该按照固定时间间隔循环切换状态。
我们可以使用一个计数器来实现这个功能。
当计数器的值达到一定阈值时，状态应该切换到下一个状态。
具体的状态转移如下：•当前状态为红色时（00），计数器的值递增。
–当计数器的值达到阈值时，切换到黄色状态（01），并重置计数器。
•当前状态为黄色时（01），计数器的值递增。
–当计数器的值达到阈值时，切换到绿色状态（10），并重置计数器。
•当前状态为绿色时（10），计数器的值递增。
–当计数器的值达到阈值时，切换到红色状态（00），并重置计数器。
3.4 Verilog HDL代码实现以下是基于Verilog HDL实现交通信号灯电路的代码：module traffic_light(input wire clk,output reg red,output reg yellow,output reg green);reg [1:0] state;reg [3:0] counter;parameter THRESHOLD = 4'b1010; // 阈值always @(posedge clk) begincase(state)2'b00: begin// 红灯状态if(counter == THRESHOLD) beginstate <= 2'b01; // 切换到黄灯状态counter <= 0;end else begincounter <= counter + 1;endend2'b01: begin// 黄灯状态if(counter == THRESHOLD) beginstate <= 2'b10; // 切换到绿灯状态counter <= 0;end else begincounter <= counter + 1;endend2'b10: begin// 绿灯状态if(counter == THRESHOLD) beginstate <= 2'b00; // 切换到红灯状态counter <= 0;end else begincounter <= counter + 1;endendendcaseendalways @(state) begincase(state)2'b00: begin// 红灯亮，其他两个灯熄灭red <= 1;yellow <= 0;green <= 0;end2'b01: begin// 黄灯亮，其他两个灯熄灭red <= 0;yellow <= 1;green <= 0;end2'b10: begin// 绿灯亮，其他两个灯熄灭red <= 0;yellow <= 0;green <= 1;endendcaseendendmodule4. 总结本文介绍了基于Verilog HDL的交通信号灯电路设计。
基于有限状态机和HDL的交通灯控制器设计
Ｏ 引 言
交 通 灯 控 制 器 的设 计 是 多 门 课 程 的 典 型 案 例 ，
系统划 分为有 限的状 态 ， 给 出状 态 的转换 及 其 转 并 换 的 条件 。有 限状 态机是 设计 时序 电路 和数 字系 统 中的控 制模块 的有力 工具 。学 习数字 系统 的设计 必
须 懂 得 利 用 Ｆ Ｍ 。 硬 件 描 述 语 言 （ ｒ ｗａｅＤ — Ｓ Ｈａｄ ｒ ｅ ｓｒ ｔ ｎＬ ｎ ｕ ｇ ， Ｌ） Ｅ Ａ 技 术 发 展 的 结 ｃｉ ｉ ａ ｇ ａ ｅ ＨＤ 是 Ｄ ｐｏ
ｆ
Ａ方向
Ｂ 向 方
可 以用 Ｐ Ｃ、 Ｌ 单片 机 、 字 电路 和可 编 程 器件 （ ｒ— 数 Ｐ ｏ
ｇａ ｒｍｍａ ｌ Ｌ ｇｃＤ ｖｃ ， Ｌ ） 设 计 。 有 限 状 态 ｂｅ ｏ ｉ ｅ ｉ Ｐ Ｄ 来 ｅ 机 （ ｉｉ ｔｔ ａｈｎ ， Ｓ ） 数 字 电 路 或 数 字 Ｆ ｎｔ Ｓ ａｅＭ ｃ ｉｅ Ｆ Ｍ 把 ｅ
Ｅ ＤＡ》 课程 时 ， 对交 通 灯 控 制器 的设 计进 行 了研究 ，
给 出 了 多 种 不 同设 计 ， 到 一 些 有 益 的 启 示 。 得
亮 的时 间 以倒计 时 的形式 显示 出来 。Ａ方 向灯 亮的
时 间 分 另 为 Ｒ — ５ Ｓ Ｇ１ ４ ｓＹ１ ５ ， １ １ Ｓ Ｂ Ⅱ １ ５ ， — ０ ， ： ＳＬ — ５；
与 Ｆ Ｇ 实 现 。文 中 讨论 和 比较 了交 通 灯 控 制器 的几 种 不 同设 计 ， 到 了 有 益 的 启 示 。 Ｐ Ａ 得 关键 词 ： 限 状 态 机 ； 件 描 述 语 言 ； 有 硬 交通 灯 控 制 器
第5章_VHDL时序电路+状态机+交通灯
时序逻辑电路设计
读懂每一个时序电路的VHDL程 序，能够熟练进行分析。 能够根据已知功能写出相关的 VHDL程序。
重点内容： • 时序逻辑电路的基本概念 • 触发器 • 寄存器 • 计数器
时钟信号
任何时序电路都以时钟信号为驱动信号， 时序电路仅在时钟信号的边沿到来时，其 状态才发生改变。因此，时钟信号通常是 描述时序电路程序的执行条件. 另外，时序电路也总是以时钟进程的形式 进行描述的。
（三）.计数器
1.计数器简介
定义： 数字电路中用来记忆时钟脉冲个数的逻辑电 路。 原理：采用几个触发器的状态，按照一定规 律随时钟变化来记忆时钟的个数。 计数器的模：一个计数器所能记忆时钟脉冲 的最大数目。
1.计数器简介
计数器的分类
1、同步计数器、异步计数器。
2、加法计数器、减法计数器和可逆计数器。
IF (clk′EVENT AND clk=′0′) THEN WAIT UNTIL clk=‘0’; IF (clk’last_value=‘1’ AND clk’event AND clk=‘0’) THEN
IF (falling_edge(clk)) THEN
复位信号
同步复位，就是当复位信号有效且在给 定的时钟边沿到来时，触发器才被复位 。换一句话说，即使复位信号有效，如 果时钟脉冲边沿未到来，触发器也不会 复位。 非同步复位则不同，一旦复位信号有效 ，触发器就立即复位。
第5章 VHDL基本逻辑电路设计
--时序逻辑电路
时序逻辑电路概述
回顾：
组合逻辑电路：任意时刻的输出仅取决于该 时刻数据的输入，与电路原来的状态无关。 时序逻辑电路：是指数字电路在任何时刻的 输出不仅取决于当时的输入信号，而且还取决 于电路原来的状态，或者说和以前的输入有关。
PLC交通灯设计
PLC交通灯设计引言：交通信号灯是城市道路交通管理中必不可少的一部分，它可以通过控制不同颜色的灯光来指示车辆和行人何时可以通行。
过去，交通信号灯是靠机械机构控制的，但是随着现代科技的发展，PLC（可编程逻辑控制器）被广泛应用于交通信号灯的设计和控制中。
本文将介绍PLC交通灯设计的原理和实施过程。
一、PLC交通灯设计原理1.系统结构：PLC交通灯系统由PLC控制器、信号灯和传感器组成。
PLC控制器负责接收传感器的输入信号和控制信号灯的输出，传感器用于检测交通状况。
2.信号灯控制方式：根据交通信号灯的控制要求，可以使用不同的控制方式，如定时控制、感应控制、手动控制等。
3.灯光切换逻辑：PLC控制器根据输入信号和预设的逻辑判断，在不同的时间段切换不同颜色的灯光。
4.故障检测和报警：PLC交通灯设计中需要考虑到传感器故障和信号灯故障的检测和报警机制，以保证交通信号的正常运行。
二、PLC交通灯设计过程1.系统需求分析：根据实际交通情况和管理要求，确定交通信号灯的基本功能和运行模式。
2.硬件选择和安装：选择适当的PLC控制器、信号灯和传感器，并按照相关要求进行安装和布置。
3.PLC程序设计：根据系统需求和硬件配置，编写PLC程序，实现信号灯的控制和切换逻辑。
4.系统调试和测试：对PLC交通灯系统进行调试和测试，确保系统的正常运行和稳定性。
5.故障检测和维修：定期检查系统的传感器和信号灯，发现故障并及时维修，以确保交通信号的正常运行。
三、PLC交通灯设计的优势相比传统的机械化交通信号灯，PLC交通灯设计具有以下几个优势：1.灵活性：PLC交通灯设计可以根据交通情况进行动态调整，实现更加灵活、智能的信号控制。
2.可编程性：PLC交通灯设计使用PLC控制器，可以根据实际需求进行编程和修改，实现不同的控制逻辑。
3.可靠性：PLC交通灯设计中使用的传感器和PLC控制器具有较高的可靠性和稳定性，可以保证系统的正常运行。
FPGA实验8实验八 用有限状态机设计交通灯代码
状态机：LIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.ALL;USE ieee.std_logic_unsigned.ALL;ENTITY xhd ISPort(clk : in std_logic;ra,rb,ya,yb,ga,gb : out std_logic );END xhd;Architecture a of xhd istype state is (S0,S1,S2,S3);signal presentstate,nextstate : state;signal tmp1,tmp2 : integer range 0 to 30;signal timeout1,timeout2: std_logic;signal q: std_logic_vector(21 downto 0);signal sec: std_logic;Begin----get 1 hz clock pulseprocess(clk)beginif clk'event and clk='1' then q<=q+1; end if;sec<=q(21); --get 1 hz clock pulseend process;timing: process(sec)beginif sec'event and sec='1' thenif tmp1=29 then timeout1<='1'; timeout2<='0'; tmp1<=0; else if timeout1='1' thenif tmp2=4 then timeout2<='1'; timeout1<='0'; tmp2<=0;else tmp2<=tmp2+1; end if;else tmp1<=tmp1+1; end if;end if;end if;end process;changestate: process(presentstate)Begincase presentstate iswhen S0 => if timeout1='0' thennextstate<=s0;ra<='0'; ya<='0'; ga<='1';rb<='1'; yb<='0'; gb<='0';else nextstate<=s1; end if;when S1 => if timeout2='0' thennextstate<=s1;ra<='0'; ya<='1'; ga<='0';rb<='1'; yb<='0'; gb<='0';else nextstate<=s2; end if;when S2 => if timeout1='0' thennextstate<=s2;ra<='1'; ya<='0'; ga<='1';rb<='0'; yb<='0'; gb<='1';else nextstate<=s3; end if;when S3 => if timeout2='0' thennextstate<=s3;ra<='1'; ya<='0'; ga<='0';rb<='0'; yb<='1'; gb<='0';else nextstate<=s0; end if;when others => nextstate<=s0;timeout1<='0'; timeout2<='0';end case;end process;end a;ENTITY xhd ISPort(clk : in std_logic;ra,rb,ya,yb,ga,gb : out std_logic );END xhd;Architecture a of xhd is 里面的xhd根据你们文件具体情况设定秒表10进制--*******************************************--程序包library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;--*******************************************--实体ENTITY shijinzhi is--Cn 计数脉冲--Rest 清零信号-- En 允许计数信号--Dout[3..0] 十进制BCD码-- Cy 进位码port(Cn,Rest,En :in std_logic;Dout : out std_logic_VECTOR ( 3 Downto 0 );Cy : out std_logic);end shijinzhi ;--******************************************* --结构体architecture sun1 of shijinzhi isbeginProcess (Cn,Rest,En)Variable Cqi : std_logic_VECTOR ( 3 Downto 0 ); BeginIf Rest ='1' Then Cqi :=(Others =>'0');Cy<='0';Elsif Cn'Event and Cn='1' thenIf En='1' thenIf Cqi <"1001" thenCqi :=Cqi+1;Cy<='0';elsif cqi="1001"then Cy<='1';Cqi :=(others =>'0');end If;end If;end If;Dout<=Cqi;END Process;End sun1;--******************************************* 修改同上编写成功后，封装六进制：--******************************************* --程序包library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;--******************************************* --实体ENTITY liujinzhi is--CLK 计数脉冲--RST 清零信号-- EN 允许计数信号--Dout[3..0] 十进制BCD码-- CY 进位码port(CLK,RST,EN :in std_logic;DOUT : out std_logic_VECTOR ( 3 Downto 0 );CY : out std_logic);end liujinzhi ;--*******************************************--结构体architecture SUN2 of liujinzhi isbeginProcess (CLK,RST,EN)Variable Cq : std_logic_VECTOR ( 3 Downto 0 );BeginIf RST ='1' Then Cq :=(Others =>'0');CY<='0';Elsif CLK'Event and CLK='1' thenIf EN='1' thenIf Cq <"0101" thenCq :=Cq+1;CY<='0';elsif cq="0101"then CY<='1';Cq :=(others =>'0');end If;end If;end If;DOUT<=Cq;END Process;End SUN2;--*******************************************修改同上：编译、封装七段：程序：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY qiwei ISPORT ( Q : IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);DOUT : OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0)); END qiwei; ARCHITECTURE behave OF qiwei ISBEGINPROCESS(Q) BEGINCASE Q ISWHEN "0000"=> DOUT<="0111111";WHEN "0001"=> DOUT<="0000110";WHEN "0010"=> DOUT<="1011011";WHEN "0011"=> DOUT<="1001111";WHEN "0100"=> DOUT<="1100110";WHEN "0101"=> DOUT<="1101101";WHEN "0110"=> DOUT<="1111101";WHEN "0111"=> DOUT<="0000111";WHEN "1000"=> DOUT<="1111111";WHEN "1001"=> DOUT<="1101111";WHEN OTHERS=> DOUT<="0000000";END CASE;END PROCESS;END behave;修改同上，编译，封装仿真波形如图所示：分频（1）：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;use ieee.std_logic_arith.all;entity fenpin isport ( CLK:in std_logic;FCLK:out std_logic);end fenpin;architecture bhv of fenpin issignal CK:std_logic;beginprocess(CLK)variable counter:integer range 0 to 100000;beginif(CLK'EVENT AND CLK='1') THENIF(counter=99999)THEN counter:=0;CK<=NOT CK;ELSE counter:=counter+1;end if;end if;end process;FCLK<=CK;end bhv;分频（2）：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;use ieee.std_logic_arith.all;entity fenpin isport ( clk,clr:in std_logic;q:buffer std_logic);end fenpin;architecture b of fenpin issignal counter:integer range 0 to 49999;beginprocess(clr,clk)beginif(CLK='1' AND clk'EVENT) THENIF clr='1' then counter<=0;ELSIF COUNTER=49999 THEN counter<=0;q<=not q;ELSE counter<=counter+1;END IF;END IF;end process;end b;。
交通灯的设计
交通灯的设计一、设计要求设计一个主干道和支干道十字路口的交通控制电路，要求如下：（1）一般情况下，保持主干道畅通，主干道绿灯亮、支干道红灯亮，并且主干道绿灯亮的时间不得少于60秒。
（2）主干道无车，支干道有车，则主干道红灯亮、支干道绿灯亮，但支干道绿灯亮的时间不超过30秒。
（3）每次主干道或支干道绿灯变红灯时，黄灯先亮5秒。
二、所用设备（1）PC机一台（2）TR1开发系统1套，FPGA 下载版 1 套（3）Quartus II ，Modelsim开发软件1 套三、设计思路用VerilogHDL设计一个十字路口交通灯控制器，其示意图如下所示：A方向和B方向各设红（R）、黄（Y）、绿（G）三盏灯，三种灯按照合理的顺序亮灭，并能将灯亮的时间已倒计时的形式显示出来。
（1）功能要求：由设计要求可以知道，这个主干道和支干道的十字路口的交通等系统，支干道两边安装传感器，要求优先保证主干道通畅。
平时处于主干道绿灯、支干道红灯的状态。
当支干道有车时，则传感器发出信号SIGNAL=1，主干道绿灯先变成黄灯，再变成红灯。
支干道有红灯变成绿灯。
如果支干道继续有车通过时，则传感器继续有信号，使支干道保持绿灯亮，但支干道保持绿灯亮的时间不超过30秒，否则支干道绿灯先转化成黄灯再变成红灯，同时主干道红灯变成绿灯。
主干道每次通行时间不得少于60秒；在此期间，即使支干道有信号SIGNAL输出时，也不能中止主干道的绿灯亮。
（2）交通灯控制器的状态转换表表中1表示灯亮，0表示灯灭。
A方向和B方向的红、黄、绿和左转灯分别用R1，Y1，G1和R2，Y2，G2表示。
表1 状态表交通灯系统工作主要有三个时间间隔，tl,ts,ty。
tl：主干道绿灯亮时的最短时间间隔，不少于60秒。
ts: 主干道红灯亮时的最大时间间隔，不多于30秒。
ty: 主干道黄灯亮时的时间间隔，5秒。
（3）系统构架从状态转换表中可以看出，该系统有控制器和处理器组成。
控制器接受外部系统时钟信号CLK、传感器信号SIGNAL、使能信号EN。
用状态机设计交通灯
《EDA技术综合设计》课程设计报告报告题目：用状态机设计交通灯作者所在系部：电子工程系作者所在专业：作者所在班级：作者姓名：指导教师姓名：完成时间：内容摘要本报告通过用状态机对交通信号灯的设计，完成对红、绿、黄三盏灯状态变换的控制，进而完成对十字路口交通通断的控制。
本实验以VHDL语言为基础，状态机为工具，完成四种交通状态的控制，即主道有车支道无车，主道无车支道有车，主道支道均有车，主道支道均无车四种状态。
以主支道的安装的传感器为信号输入，感应道路有无车辆，实现交通自动化控制。
状态机一般用来描述数字系统的控制单元，是许多数字电路的核心元件。
状态机包括输入信号、输出信号、状态译码器和状态寄存器。
状态寄存器用来记忆状态机的内部状态。
状态寄存器的下一个状态及输出不仅同输入信号有关，而且还与寄存器的当前状态有关，即下一个状态根据当前状态和输入决定。
关键词：交通灯状态机传感器VHDL语言自动化控制目录一概述 (4)二方案设计与论证 (4)三单元电路设计 (4)1. 传感器状态设计 (4)2．状态寄存器设计 (4)3. 中间变量设计 (5)四器件编程与下载 (5)五性能测试与分析 (7)六实验设备 (7)七心得体会 (7)八参考文献 (7)课程设计任务书一、概述本次实验用状态机作为工具，运用电子EDA实验开发系统进行硬件下载实验，实现了用VHDL语言模拟实现了对交通信号的自动化控制。
二、方案设计与论证交通灯信号控制器用于主干道m与支道f的交叉路口，两个路口都配有传感器以检测有无车辆通行。
应优先保证主干道的畅通，即当支道无车时，总处于“主干道绿灯，支道红灯”状态。
当主道、支道都有车时，则轮流切换通行。
且只有在支道有车辆要穿行主道时，才切向“主干道红灯、支道绿灯”，但一旦支道无车无车辆时，交通灯又立即回到“主干道绿灯、支道红灯”状态。
若主干道始终无车而支道又始终有车时，则保持“主干道红灯、支道绿灯”。
打同样如此：一旦支道无车辆时，交通灯又立即回到“主干道绿灯、支道红灯”。
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《FPGA原理及应用》
大作业
题目用有限状态机法设计交通灯学院专业
姓名学号
指导教师
2017年11月
实验八用有限状态机设计交通灯
（综合性实验）
一、实验目的
掌握有限状态机的编程和使用方法。
二、实验内容
设计一个十字路口交通灯控制器，东西、南北方向有红灯、黄灯、绿灯，持续时间分别为35、5、30秒，并在实验箱上验证。
方案一：利用状态机设计
本报告通过用状态机对交通信号灯的设计，完成对红、绿、黄三盏灯状态变换的控制，进而完成对十字路口交通通断的控制。
本实验以VHDL语言为基础，状态机为工具，完成四种交通状态的控制，即主道有车支道无车，主道无车支道有车，主道支道均有车，主道支道均无车四种状态。
以主支道的安装的传感器为信号输入，感应道路有无车辆，实现交通自动化控制。
状态机一般用来描述数字系统的控制单元，是许多数字电路的核心元件。
状态机包括输入信号、输出信号、状态译码器和状态寄存器。
状态寄存器用来记忆状态机的内部状态。
状态寄存器的下一个状态及输出不仅同输入信号有关，而且还与寄存器的当前状态有关，即下一个状态根据当前状态和输入决定。
VHDL程序如下：
方案二：利用接线图设计
设计一个五秒计时器，VHDL程序如下：
结果用二进制表示，需要输出三个变量。
仿真无误后，新建波形仿真文件，得到结果如下：
对五秒计时器进行封装。
设计三十秒计时器：
结果有三十个，用二进制表示，最少需要五个输出变量。
仿真无误后新建仿真波形，仿真波形如下：
对三十秒计时器进行封装。
设计三十五秒计时器，VHDL程序如下：
程序结构大致与五秒计时器、三十秒计时器相似，并且用二进制表示，需要输出六个变量。
波形仿真结果如下：
设计好后进行封装。
然后设计通过计时器控制六个交通灯亮灭的转换器。
使用case语句，根据五秒、三十秒、三十五秒计时器的进位信号，对交通灯的亮灭进行控制。
初始状态为主干道的红灯亮，而支干道的绿灯亮，三十五秒内，支干道由绿灯变为黄灯，黄灯亮五秒后变为红灯。
此时主干道由红灯变为绿灯，两边交换，以此情况反复进行。
红灯时间为三十五秒钟，在此期间，另一干到的黄灯和绿灯发生变化，完成十字路口交通灯的功能。
其波形仿真如下图：
VHDL程序设计如下：
检测该状态检测功能无误后，进行封装。
新建原理图链接文件，将封装好的四个原件进行连接实现交通灯的功能：
程序设计好后，进行输出输入口的管脚绑定：
管脚绑定如上图，绑定好后，对程序进行上传。
FPGA硬件连接图如下，按如下接线图接好线后，进行程序上传：
V8连接1Hz的时钟输入，Y8接开关1，V3接入LED1(r1)，V7接入LED2(y1),V10接入LED3(g1), V5接入LED8(r2),W8接入LED7(y2),W13接入LED6(g2)。
上传程序后开始进行六个灯开始进行交替闪烁。
实验中遇到的问题：
1.V8连接1Hz的时钟输入，Y8接开关1，V3接入LED1(r1)，V7接入LED2(y1),V10接入LED3(g1), V5接入LED4(r2),W8接入LED5(y2),W13接入LED6(g2)。
上传程序后六个灯只有LED1到LED4发光，其余灯泡始终不会亮，无法实现交通灯的功能，于是检查LED5及LED6发现这两个灯泡有问题无法正确接收管脚的输入信号，于是选择其他LED该问题得到解决。