基于VHDL的交通灯设计
基于VHDL的交通灯控制器设计
基于VHDL 的交通灯控制器设计翟殿棠,方 敏,厉光伟(济南大学控制科学与工程学院 山东济南 250022)摘 要:传统的交通灯控制器多数由单片机或PLC 实现,本文介绍基于EDA 技术设计交通灯控制器的一种方案。
EDA 技术的一个重要特征就是使用硬件描述语言(HDL)来完成系统的设计文件,这在电子设计领域已得到设计者的广泛采用。
给出了交通灯控制器的VH DL 源程序和仿真结果。
仿真结果表明该系统的设计方案正确。
展示了VH DL 语言的强大功能和优秀特性。
关键词:交通灯控制器;电子设计自动化;硬件描述语言;可编程器件中图分类号:T N702 文献标识码:B 文章编号:1004373X(2007)0318702Design of Traffic Light Controller Based on VHDLZH AI Diantang,FANG Min,LI Guangwei(School of Cont rol Sci ence and Engineering,Ji nan Universi t y,Ji c nan,250022,China)A bstra ct :Tr affic light controller is usually developed by micr oprocessor or PLC.This paper introduces the design of t raffic light controller base on EDA,one im portant character istic of the EDA is that the design documents should be complet ed by the HDL,and it is widely used by electr onic designer now.The VH DL source progr ammer and simulating r esults of traffic light cont roller are given.T he simulating r esults show that the design met hod is corr ect,it shows the powerful function and excel 2lent char acter of the VHDL.Keywords :traff ic light controller;EDA;HDL;PLD收稿日期:20060706应用VH DL 语言设计数字系统,大部分设计工作可在计算机上完成,从而缩短系统开发时间,提高工作效率。
基于VHDL的交通灯控制器设计
生物医学工程王春雨基于VHDL的交通灯控制器设计应用VHDL语言设计数字系统，大部分设计工作可在计算机上完成，从而缩短系统开发时间，提高工作效率。
下面介绍基于VHDL设计交通灯控制器的一种方案，并给出源程序和仿真结果。
1 系统功能与要求实现交通繁忙的主路和偶有车行的小路交会路口的交通管理。
要求：1、交通灯控制器控制主干道和小路交叉路口的交通。
2、小路口来车，主线路口绿灯切换到黄灯5秒钟后变为红灯。
3、红灯燃亮20秒后，自动切换为绿灯。
4、指示左转弯的绿灯亮12 s，绿灯变至红灯时，黄灯亮3 s。
5、主路的交通管制重新切换到绿灯后5分钟内不理睬小路上的车况，即使又有车辆驶入小路路口。
上述主路上的灯光显示，小路口的灯信号与之逻辑配合。
2 程序设计根据交通灯控制器的功能与要求，将其总体电路分为分频器、信号控制器两个模块。
外部脉冲振荡器的频率选为32768 kHz，经分频器分频得1 Hz的信号，1 Hz信号用做信号控制器的计数脉冲，用VHDL设计组成交通灯控制器的分频器、信号控制器两个模块，在M AX+plus Ⅱ平台上，编译VHDL程序，然后用原理图输入法形成总体框图。
实验程序：Library IEEE;Use IEEE.Std_Logic_1164.All;Use IEEE.STd_Logic_Unsigned.All;Entity Frequency10Hz IsPort(Clk20M: In Std_Logic;Clk10Hz:Out Std_Logic);End;Architecture Count Of Frequency10Hz Is Signal Tout:Integer Range 0 to ;Signal Clk:Std_Logic;BeginProcess(Clk20M)BeginIf rising_edge(Clk20M) thenIf Tout= thenTout<=0;Clk<=Not Clk;Else Tout<=Tout+1;End If;End If;End Process;Clk10Hz<=Clk;End;Library IEEE;Use IEEE.Std_Logic_1164.All;Use IEEE.STd_Logic_Unsigned.All; Entity Frequency IsPort(Clk10Hz: In Std_Logic;Clk1Hz:Out Std_Logic);End;Architecture Count Of Frequency Is Signal Tout:Integer Range 0 to 4;Signal Clk:Std_Logic;BeginProcess(Clk10Hz)BeginIf rising_edge(Clk10Hz) thenIf Tout=4 thenTout<=0;Clk<=Not Clk;Else Tout<=Tout+1;End If;End If;End Process;Clk1Hz<=Clk;End;Library IEEE;Use IEEE.Std_Logic_1164.All;Use IEEE.Std_Logic_Unsigned.All;Entity Controller IsPort(Clock:In Std_Logic;Hold:In Std_Logic;CountNum:IN Integer RANgE 0 TO 49;Flash:Out Std_Logic;NumA,NumB:Out Integer Range 0 To 25;RedA,GreenA,YellowA:Out Std_Logic;RedB,GreenB,YellowB:Out Std_Logic);End;ARCHITECTURE Behavior OF Controller IS BEGINPROCESS(CLOCK)BeginIf falling_edge(Clock) thenIf Hold='1' thenRedA<='1';RedB<='1';GreenA<='0';GreenB<='0';YellowA<='0';YellowB<='0';Flash<='1';ElseFlash<='0';If CountNum<=19 thenNumA<=20-CountNum;RedA<='0';GreenA<='1';YellowA<='0';Elsif (CountNum<=24) thenNumA<=25-CountNum;RedA<='0';GreenA<='0';YellowA<='1';ElseNumA<=50-CountNum;RedA<='1';GreenA<='0';YellowA<='0';End If;If CountNum<=24 thenNumB<=25-CountNum;RedB<='1';GreenB<='0';YellowB<='0';Elsif CountNum<=44 thenNumB<=45-CountNum;RedB<='0';GreenB<='1';YellowB<='0';ElseNumB<=50-CountNum;RedB<='0';GreenB<='0';YellowB<='1';End If;End If;End If;End Process;End;LIBRARY IEEE;USE IEEE.Std_logic_1164.all;Use IEEE.Std_Logic_Unsigned.All; ENTITY Counter ISPORT(Clock:IN Std_logic;Reset:IN Std_logic;Hold:IN Std_logic;CountNum:BUFFER Integer RANGE 0 TO 49 );END;ARCHITECTURE Behavior OF Counter IS BEGINPROCESS(Reset,Clock)BEGINIF Reset='1'THENCountNum<=0;ELSIF rising_edge(Clock) THENIF Hold='1'THENCountNum<=CountNum;ELSEIF CountNum=49 THENCountNum<=0;ELSECountNum<=CountNum+1;END IF;END IF;END IF;END PROCESS;END Behavior;Library IEEE;Use IEEE.Std_Logic_1164.All;Use IEEE.Std_Logic_Unsigned.All;Entity Display IsPort( Clock:In Std_Logic;Flash:In Std_Logic;Qin:In Std_Logic_Vector(3 Downto 0); Display:Out Std_Logic_Vector(0 to 6)); End;Architecture Light Of Display IsSignal Timeout:Integer Range 0 To 11;BeginProcess(Clock)BeginIf rising_edge(Clock) thenIf (Flash='0') thenTimeout<=0;ElseIf (Timeout=11) thenTimeout<=0;ElseTimeout<=Timeout+1;End If;End If;If (Timeout<=6) thenCase Qin IsWhen "0000"=>Display<="";When "0001"=>Display<="";When "0010"=>Display<="";When "0011"=>Display<="";When "0100"=>Display<="";When "0101"=>Display<="";When "0110"=>Display<="";When "0111"=>Display<="";When "1000"=>Display<="";When "1001"=>Display<="";When Others=>Display<="";End Case;ElseDisplay<="";End If;End If;End Process;End;Library IEEE;Use IEEE.Std_Logic_1164.All;Use IEEE.Std_Logic_Unsigned.All; Entity Fenwei IsPort(Numin:In Integer Range 0 To 25;NumA,NumB:Out Integer Range 0 To 9 );End;Architecture Fen Of Fenwei IsBeginProcess(Numin)BeginIf Numin>=20 thenNumA<=2;NumB<=Numin-20;Elsif Numin>=10 thenNumA<=1;NumB<=Numin-10;ElseNumA<=0;NumB<=Numin;End If;End Process;End;顶层框图：3．仿真结果。
基于VHDL语言的交通灯设计程序
library ieee; -----分频电路use ieee.std_logic_1164.all;entity fen isport(clk:in std_logic;clk1:out std_logic); ---实体端口声明end fen;architecture fen_arc of fen is ---结构体描述开始beginprocess(clk) --进程开始variable cnt:integer range 0 to 99;beginif clk'event and clk='1' then ---高电平到if cnt=99 thencnt:=0; ---0开始计数clk1<='1'; --输出高电平elsecnt:=cnt+1; ---加计数clk1<='0'; --输出低电平end if;end if;end process; ---进程描述结束end fen_arc; ---结构体描述结束--------------------------------------------------A路控制library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity Alu isport(clk:in std_logic;ar,ag,al,ay:out std_logic; ----红、绿、黄、左转timas,timag:out std_logic_vector(3 downto 0)); ----十位、个位计数end Alu;architecture alu_arc of Alu istype rgly is(red,green,left,yellow); ---灯亮顺序为红、绿、左转、黄beginprocess(clk)variable a:std_logic; ----变量声明variable ts,tg:std_logic_vector(3 downto 0);variable state:rgly;beginif clk'event and clk='1' then ---高电平case state iswhen green=>if a='0' then --绿灯状态ts:="0010"; --十位计2tg:="0100"; --个位计4a:='1';ag<='0';ar<='1';elseif not(ts="0000" and tg="0001") then --若计数值不为1if tg="0000" then --若个位为1tg:="1001"; --个位置9ts:=ts-1; --十位自减1 elsetg:=tg-1; --个位自减1 end if;elsets:="0000";tg:="0000";a:='0';state:=left; ---转为左转灯状态end if;end if;when left=>if a='0' then ---------------左转灯ts:="0000"; -----------十位置0tg:="1001"; --------------个位置9a:='1';aL<='0';ag<='1';elseif not (ts="0000" and tg="0001")thenif tg="0000" thentg:="1001";ts:=ts-1;elsetg:=tg-1;end if;elsets:="0000";tg:="0000";a:='0';state:=yellow;----转为黄灯状态end if;end if;when yellow=>if a='0' then -----黄灯状态ts:="0000"; ---十位置0tg:="0100"; ----个位置9a:='1';ay<='0';aL<='1';elseif not(ts="0000" and tg="0001") thenif tg="0000" thentg:="1001";ts:=ts-1;elsetg:=tg-1;end if;elsets:="0000";tg:="0000";a:='0';state:=red;end if;end if;when red=>if a='0' then --------红灯状态ts:="0011"; ----十位置3tg:="1001"; ---个位置9a:='1';ar<='0';ay<='1';elseif not(ts="0000" and tg="0001") thenif tg="0000" thentg:="1001";ts:=ts-1 ;elsetg:=tg-1;end if;elsets:="0000";tg:="0000";a:='0';state:=green;end if;end if;end case;timas<=ts;timag<=tg;end if;end process;end alu_arc;-----------------------------------------------------B路灯控制程序。
基于VHDL的交通灯设计与实现
华中科技大学基于xilinx FPGA的VHDL交通灯控制器的设计--基于Spartan3E开发板专业：电子信息工程一. 任务设计要求①设计一个十字路口交通信号灯的定时控制电路。
要求红、绿灯按一定的规律亮和灭，并在亮灯期间进行倒计时，并将运行时间用数码管/液晶显示出来。
②绿灯亮时，为该车道允许通行信号，红灯亮时，为该车道禁止通行信号。
要求主干道每次通行时间为99秒，支干道每次通行时间为30秒。
每次变换运行车道前绿灯闪烁，持续时间为5秒。
即车道要由主干道转换为支干道时，主干道在通行时间只剩下5秒钟时，绿灯闪烁显示，支干道仍为红灯，以便主干道上已过停车线的车继续通行，未过停车线的车停止通行。
同理，当车道由支干道转换为主干道时，支干道绿灯闪烁显示5秒钟，主干道仍为红灯。
③对红、绿灯的运行时间要能比较方便的进行重新设置。
④对器件进行在系统编程和实验验证。
⑤用VHDL语言对设计进行描述，设计一个测试方案，通过ISE对设计进行仿真验证。
并能够下载到实验板上调试成功。
任务扩展：在原设计的基础上加入指示方向的功能。
二. 系统设计1.系统原理图与说明由系统设计原理图，我以清楚地将系统分为六个模块：分频模块，时间设置模块，状态转换模块，时间计算模块，LED流水灯模块，LCD显示模块。
1）分频模块分频模块其作用为：由于Spartan3E板上提供的时钟信号为50MHz，而设计所需时钟信号为1Hz，故使用分频模块将50MHz信号分频为1Hz信号。
2）时间置数模块由于任务设计要求可以对主干道，支干道上左转、绿灯运行的时间进行重新设置调整，所以要对系统进行参数化设计。
首先引入一组参数，main_gh，main_gl，main_lh,main_ll,branch_gh，branch_gl，branch_lh,branch_ll(下划线后面的字母分别取green,left,high,low首字母).需要置数时，首先选择对主干道还是支干道时间置数，这里设置一个main_or_branch参数，当main_or_branch为高时设置支干道时间，为低时设置主干道时间。
基于VHDL语言的交通灯控制器设计
基于VHDL语言的交通灯控制器设计2009年06 月18 日星期四20:38设计要求1、显示一个方向的绿、黄、红的指示状态。
2、特殊情况按键能实现特殊的功能，计数器停止计数并保持在原来的状态，显示红灯状态。
特殊后能继续计数.3、复位按键实现总体计数清零功能。
4、实现正常的倒计时功能. 用数码管作为倒计时显示, 显示时间为绿灯17s, 黄灯3s 红灯20s。
| ---------- >|--->| ------------ >|| 绿灯| 黄灯| 红灯|设计思想首先由晶振产生出发信号，由控制器处理成1HZ的时钟，利用此时钟进行计数，通过判断控制交通灯的亮灭。
通过每种灯亮的时间总数与计数值比较得到数码管应该显示的数值，利用分位分成十位和个位。
通过译码电路来实现数码管的显示。
本实验所使用的芯片为EPM7128SLS84-，6 实体逻辑单元为64 点，结构体逻辑单元为128 小型芯片。
软件本实验使用MAX＋plus II 10 来进行程序的编写，编译，仿真以及下载。
在实验中发现其用，但仍有地方需要改进，不支持MOD取余运算。
（源程序）* 在MAX+plus II 中，汉字很容易出现乱码，建议大家用英文，这里为了考虑到读者的习惯写论文时都译成中文Library IEEE;Use IEEE.std_logic_1164.all;Entity redgreen isPort(clock_in:in std_logichold_state:instd_logic;reset_state:instd_logic，led_green ，led_yellow:out std_logic;led_redselect_en:buffer std_logic; select_display:out std_logic_vector(0 to 6)); end;Architecture half of redgreen isconstant loop_hz:integer:=800000; -- 一根据晶振实际频率算出来signal count_time:integer range 0 to loop_hz;signal clock_buffer:std_logic;signal clock_out:std_logic;signal count_num:integer range 0 to 40;signal display_num:integer range 0 to 20;signal display_shi:integer range 0 to 9;signal display_ge:integer range 0 to 9;constant loop_time:integer:=40; 个循环周期的时间constant red_time:integer:=20; -- 红灯的时间constant green_time:integer:=17; -- 绿灯的时间constant yellow_time:integer:=3; -- 黄灯的时间beginprocess(clock_in) -- 分频进程beginif rising_edge(clock_in) thenif count_time=loop_hz then count_time<=0; clock_buffer<=notclock_buffer;else count_time<=count_time+1;end if;end if; clock_out<=clock_buffer;-- 输入1HZ 的频率end process;process(reset_state ，clock_out) -- 计数进程beginif reset_state=1 then -- 重启后计数归零count_num<=0;elsif rising_edge(clock_out) thenif hold_state=1 then -- 紧急时计数占停count_num<=count_num;elseif count_num=loop_time-1 then count_num<=0;else count_num<=count_num+1;end if;end if;end if;end process;process(clock_out) -- 交通灯显示count countbeginnumnumif falling_edge(clock_in) thenif hold_state=1 then --led_red<=1;led_green<=0;led_yellow<=0;elseifelsifelseendif;占停时红灯亮display_num<=green_time-count_num;led_red<=0;led_green<=1;led_yellow<=0;display_num<=green_time+yellow_time-led_red<=0;led_green<=0;led_yellow<=1;display_num<=loop_time-count_num;led_red<=1;led_green<=0;led_yellow<=0;endif; end if;end process;process(display_num) -- 分位进程beginif display_num>=20 then display_shi<=2;display_ge<=display_num-20;elsif display_num>=10 thendisplay_shi<=1;display_ge<=display_num-10;elsedisplay_shi<=0;display_ge<=display_num;end if;end process;process(clock_in) -- 数码管显示beginif falling_edge(clock_in) thenselect_en<=1; -- 因为我们的实验箱采用数码管并联方式，所以显示case display_shi iswhen 0=>select_display<=1111110; when1=>select_display<=0110000; when 2=>select_display<=1101101; whenothers=>select_display<=0000000; end case;if select_en=1 then select_en<=0; case display_ge is when0=>select_display<=1111110; when 1=>select_display<=0110000; when2=>select_display<=1101101; when 3=>select_display<=1111001; when4=>select_display<=0110011; when 5=>select_display<=1011011; when6=>select_display<=1011111; when 7=>select_display<=1110000; when8=>select_display<=1111111; when 9=>select_display<=1110011; whenothers=>select_display<=0000000; end case;end if;end if;end process;end;-- 由于时间和硬件限制，这个程序仅仅实现了一路交通灯，用类似的方法可以写出两路交通灯的程library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity redgreen isPort( clock_in:in std_logic; hold_state:in std_logic;reset_state:in std_logic;led_red,led_green,led_yellow:out std_logic; select_en:buffer std_logic; select_display:out std_logic_vector(0 to 6));end;architecture half of redgreen isbeginsignal count_time:integer range 0 to 800000;signal clock_buffer:std_logic;signal clock_out:std_logic;signal count_num:integer range 0 to 40;signal display_num:integer range 0 to 20; signal display_shi:integer range 0 to 9; signal display_ge:integer range 0 to 9; constantloop_time:integer:=50;constant red_time:integer:=25;constant green_time:integer:=20; constant yellow_time:integer:=5;begin process(clock_in)beginif rising_edge(clock_in)count_time<=0;clock_buffer<=not clock_buffer;count_time<=count_time+1;end if;end if;clock_out<=clock_buffer;end process;process(reset_state,clock_out)beginif reset_state=1then count_num<=0;elsif rising_edge(clock_out)then if hold_state=1then count_num<=count_num;else if count_num=loop_time-1then count_num<=0;else count_num<=count_num+1;end if;end if;thenif count_time=loop_hz then elseend if;end process;process(clock_out)beginif falling_edge(clock_in)then if hold_state=1thenled_red<=1;led_green<=0; led_yellow<=0;elseif count_numdisplay_num<=green_time-count_num;led_red<=0;led_green<=1;led_yellow<=0;elsif count_numdisplay_num<=green_time+yellow_time-count_num; led_red<=0;led_green<=0;led_yellow<=1;elsedisplay_num<=loop_time-count_num;led_red<=1;led_green<=0;led_yellow<=0;end if;end if;end if;end process;process(display_num)beginif display_num>=20then display_shi<=2;display_ge<=display_num-20;elsif display_num>=10then display_shi<=1;display_ge<=display_num-10;else display_shi<=0;display_ge<=display_num;end if;end process;process(clock_in)beginif falling_edge(clock_in)then select_en<=1;case display_shi iswhen 0=>select_display<=1111110;when 1=>select_display<=0110000;when 2=>select_display<=1101101;when others=>select_display<=0000000; end case;if select_en=1then select_en<=0;case display_ge iswhen 0=>select_display<=1111110;when 1=>select_display<=0110000;when 2=>select_display<=1101101;when 3=>select_display<=1111001;when 4=>select_display<=0110011;when 5=>select_display<=1011011;when 6=>select_display<=1011111;when 7=>select_display<=1110000;when 8=>select_display<=1111111;when 9=>select_display<=1110011;when others=>select_display<=0000000;end case; end if; end if;end process; end;end half;。
基于VHDL交通灯系统的设计_毕业论文
毕业设计（论文）报告题目基于VHDL交通灯系统的设计系别专业班级学生姓名学号指导教师2013年4 月基于VHDL的交通灯系统设计摘要：当今时代是一个自动化时代，交通灯控制等很多行业的设备都与计算机密切相关。
因此，一个好的交通灯控制系统，将给道路拥挤、违章控制等方面给予技术革新。
随着大规模集成电路及计算机技术的迅速发展，以及人工智能在控制技术方面的广泛运用，智能设备有了很大的发展，是现代科技发展的主流方向。
本文介绍了一个交通灯系统的设计，模拟实现了红、绿灯指挥交通的功能。
传统的交通灯控制系统多数由单片机或PLC实现，本文介绍的是基于EDA技术设计交通灯系统的一种方案。
EDA技术的一个重要特征就是使用硬件描述语言(HDL)来完成系统的设计文件，应用VHDL的数字电路实验降低了数字系统的设计难度,这在电子设计领域已得到设计者的广泛采用。
本设计就是针对交通信号灯控制器的设计问题，提出了基于VHDL语言的交通信号灯系统的硬件实现方法。
VHDL(即超高速集成电路硬件描述语言)是随着可编程逻辑器件(PLD)的发展而发展起来的一种硬件描述语言，主要用于描述数字系统的结构、行为、功能和接口，是电子设计自动化(EDA)的关键技术之一。
它采用一种自上而下(top-down)的设计方法，即从系统总体要求出发，自上至下地逐步将设计内容细化，如划分为若干子模块，最后完成系统硬件的整体设计。
它支持设计库和可重复使用的元件生成，支持阶层设计，提供模块设计的创建。
VHDL设计技术对可编程专用集成电路(ASIC)的发展起着极为重要的作用。
通过对系统进行结构分析，采用了层次化的设计方法，给出了各个模块的VHDL程序，并且利用Max PlusⅡ对应用程序进行了仿真，并给出了相应的仿真结果。
在用VHDL语言进行电路设计时,应充分认识到VHDL语言的特点,从设计思想、语句运用及描述方法上等多方面对电路进行优化设计。
通过电路优化设计,可以使用规模更小的可编程逻辑芯片,从而降低系统成本。
基于vhdl交通灯课程设计
基于vhdl交通灯课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握VHDL语言的基本结构及其在交通灯控制系统中的应用；2. 学生能运用VHDL语言编写交通灯控制程序，实现对交通灯红、黄、绿灯亮灭时间的控制；3. 学生了解交通灯控制系统的工作原理，理解数字电路在实际应用中的重要性。
技能目标：1. 学生能够独立进行VHDL代码的编写，具备初步的编程能力；2. 学生通过课程设计实践，培养解决实际问题的能力，提高动手操作能力；3. 学生能够运用所学知识对交通灯控制系统进行调试和优化。
情感态度价值观目标：1. 学生在课程学习中，培养对电子信息技术专业的兴趣，激发学习热情；2. 学生通过团队合作完成课程设计，提高沟通与协作能力，增强团队意识；3. 学生认识到电子技术在现实生活中的应用，增强社会责任感和创新意识。
课程性质：本课程为电子信息技术专业高年级的专业课程设计，旨在通过实际操作，让学生将所学理论知识运用到实际项目中。
学生特点：学生已经掌握了VHDL语言的基本知识，具有一定的编程基础，对实际项目具有一定的兴趣和热情。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重实践操作，提高学生的动手能力和解决实际问题的能力。
在教学过程中，注重启发式教学，引导学生主动探索，培养学生的创新意识。
同时，关注学生的情感态度价值观培养，提高学生的综合素质。
通过分解课程目标，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 交通灯控制系统原理介绍：讲解交通灯控制系统的工作原理，分析各个模块的功能及相互关系，使学生对交通灯控制系统有整体的认识。
相关教材章节：第三章 数字电路设计基础，第四节 交通灯控制系统原理。
2. VHDL语言基础回顾：回顾VHDL语言的基本结构、语法和常用语句，为后续编程打下基础。
相关教材章节：第二章 VHDL语言基础，全章。
3. 交通灯控制程序设计：详细讲解如何使用VHDL语言编写交通灯控制程序，包括红、黄、绿灯亮灭时间的设置。
基于VHDL的交通控制灯设计
福建农林大学计算机与信息学院信息工程类实验报告课程名称：VHDL数字系统设计姓名：系：电子信息工程专业：电子信息工程年级：2008级学号：指导教师：职称：2011 年6 月18 日实验项目列表福建农林大学计算机与信息学院信息工程类实验报告实验基于VHDL的交通控制灯设计1•实验目的和要求模拟十字路口交通信号灯的工作过程，利用实验板上的两组红、黄、绿LED作为交通信号灯，设计一个交通信号灯控制器。
基本要求：(a)信号灯分别由红、黄、绿三种颜色组成，运行时，绿灯亮40秒钟，然后闪5秒，绿灯灭，黄灯亮2秒，黄灯灭，红灯亮，同时另一方向的绿灯亮，红灯亮的时间为47秒。
扩展要求：(b)增加显示功能，即每个灯亮时显示相应的秒数并倒计时。
(c)增加左转功能，即信号灯由红灯、黄灯和两个绿灯组成，左转时间为15秒，红灯亮的时间调整为62秒。
2•实验原理或方案1.总体方案的设计：交通灯控制电路主要由以下几部分构成，如图 2.1所示，有电源电路，脉冲电路，分频电路，倒计时电路，(交通灯)状态控制电路，灯显示电路。
图2.1交通灯控制电路功能模块框图在某一十字路口交叉地带，可设置东西走向的道路为主道，南北走向的道路为次道，主次车道的交通灯需按交通法则交替运行。
2.总体设计电路图交通控制灯系统总体电路图3 •主要仪器设备1、 装有Altera 公司Max+plusU 仿真软件的计算机一台。
2、 选择 FPG/器件：Cyclone 中的 EP1C12Q240C83、 EDA-VI 实验箱一台。
4、 实现数据下载的数据线，导线。
5、 开关以及LED 灯。
6、 四位八段数码显示管。
4 •操作方法与实验步骤Max+plusH 开发工具是美国Altera 公司自行设计的一种软件工具，其使用方 法如下：(1) 建立和编写一个VHDL 语言的工程文件CLK-------- INPUT—VCC --OUTPUT C1 [KZCLK G1Y1 R1 L1L2 C2 Y2 R2inst9CNT45selkDOUT45M「 0EN45ADOUT45B[7 EN45B -instlOUTPUT Y1卜 二CD”OUTPU i^^^ L2OUTPUT Y2.OUTPU ^^ R2 XSKZinst4elk DOUT02M[7 EN02A EN02B inst3diV1elk3 elkouelkou 2i ist8SELTIMEDAOUT[y0]delednum[3..O] Ainst7Dfdeeode3 8SEL[2..0]Q[7.. 0]inst6OUTPUT Ar BTPUT C——=»OUTPUTEOUTPUT Q[7..0]EN45A EN45B EN02A EN02B EN15A EN15BCNT15sAIN45A[7..0] AIN45B[7..0]AIN15A[7..0]EN15ADOUT15B[7AIN15B[7..0]EN15BAIN02[7..0]inst2CNT02selk DOUT15M[: D O ITI 7TMD7OTDOUTM[7 DOUTB[7DOUT3[3..0] DOUT4[3..O] inst5BT U C DT U O D砂K2 碱T1[3..0]SEL [2.DOUT2[3..0]首先启动Max+plusU系统，启动后系统进入主菜单画面。
基于VHDL的交通灯设计(EDA课程设计报告)!!
EDA课程设计实验报告交通信号控制器的VHDL的设计一、设计任务及要求：设计任务：模拟十字路口交通信号灯的工作过程，利用实验板上的两组红、黄、绿LED作为交通信号灯，设计一个交通信号灯控制器。
要求：（1）交通灯从绿变红时，有4秒黄灯亮的间隔时间；（2）交通灯红变绿是直接进行的，没有间隔时间；（3）主干道上的绿灯时间为40秒，支干道的绿灯时间为20秒；（4）在任意时间，显示每个状态到该状态结束所需的时间。
支干道主干道图1 路口交通管理示意图表1 交通信号灯的4种状态设计要求：（1）采用VHDL语言编写程序，并在QUARTUSII工具平台中进行仿真，下载到EDA实验箱进行验证。
（2）编写设计报告，要求包括方案选择、程序清单、调试过程、测试结果及心得体会。
二设计原理1、设计目的：学习DEA开发软件和QuartusII的使用方法，熟悉可编程逻辑器件的使用。
通过制作来了解交通灯控制系统，交通灯控制系统主要是实现城市十字交叉路口红绿灯的控制2’设计说明（1）第一模块：clk时钟秒脉冲发生电路在红绿灯交通信号系统中，大多数情况是通过自动控制的方式指挥交通的。
因此为了避免意外事件的发生，电路必须给一个稳定的时钟（clock）才能让系统正常运作。
模块说明：系统输入信号：Clk: 由外接信号发生器提供256的时钟信号；系统输出信号：full：产生每秒一个脉冲的信号；（2）第二模块：计数秒数选择电路计数电路最主要的功能就是记数负责显示倒数的计数值，对下一个模块提供状态转换信号。
模块说明：系统输入：full: 接收由clk电路的提供的1hz的时钟脉冲信号；系统输出信号：tm：产生显示电路状态转换信号tl：倒计数值秒数个位变化控制信号th：倒计数值秒数十位变化控制信号（3）第三模块：红绿灯状态转换电路本电路负责红绿灯的转换。
模块说明：系统输入信号：full: 接收由clk电路的提供的1hz的时钟脉冲信号；tm: 接收计数秒数选择电路状态转换信号；系统输出信号：comb_out: 负责红绿灯的状态显示。
基于VHDL的交通灯控制器的设计和实现
基于VHDL语言的交通灯控制器设计与实现摘要 VHDL是Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language 的缩写，意思是超高速集成电路硬件描述语言。
对于复杂的数字系统的设计，它有独特的作用。
它的硬件描述能力强，能轻易的描述出硬件的结构和功能。
这种语言的应用至少意味着两种重大的改变：电路的设计可以通过文字描述的方式完成；电子电路可以当作文件一样来存储。
随着现代技术的发展，这种语言的效益与作用日益明显，每年均能够以超过30%的速度快速成长。
交通灯控制系统通常要实现自动控制红绿灯的变化，基于FPGA设计的交通灯控制系统电路简单、可靠性好。
本系统可控制2个路口的红、黄、绿三盏交通灯。
对于Max+PlusⅡ开发工具，它是美国Altera公司自行设计的一种CAE软件工具。
他具有全面的逻辑设计能力，设计者可以自由组合文本、图形和波形输入法，建立起层次化的单器件或多器件设计。
利用该工具配备的编辑、编译、仿真、综合、芯片编程等功能，将设计的电路图或电路描述程序变成基本的逻辑单元写入到可编程芯片中（如CPLD、FPGA），做成ASIC芯片。
仿真实验结果表明了该编解码器的正确性和合理性。
关键词：交通灯；控制器；VHDL；MAX+PlusⅡAbstract VHDL is the Very Hight Speed Integrated Circuit Hardware Description Language acronym,meaning that high-speed integrated circuit hardware description language.For complex digital system design,it has a unique role.Its hardware descirption ability,can easily describe the structure and funtion of the hardware.The application of this language implies that at least two kinds of major changes:the design of the circuit can actually be completed by the manner described in the text;electronic circuits can be used as to store the same files.With modern technology,the benefits and role of this language has become more obvious every year to more than 30% of the rate of rapid growth.Traffic light control system is usually to achieve the automatic trafffic light changes,FPGA-based design of a traffic light control system circuit is simplem,and good reliability.The system can control two junctions of red,yellow,green,three traffic lights.For theMax-Plus II development tool,it is United States Altera’s own design of a CAE software tools.It has a comprehensive logic design capabilities,designers can freely mix text,graphics,and waveform input method,set up hierarchical design of a single device or multiple devices.The use of the tool is equipped with the editing,compiling,simulation,synthesis,chip programming features such as the design of the circuit or circuit described procedure into the basic logic unit is written into the programmable chip(eg,CPLD,FPGA),made of ASIC chips.The simulation results show that the correct codec and rationality.Keywords:traffic light;controller,VHDL,MAX+PlusII目录1 引言 (1)2 课题背景及相关技术 (2)2.1 Max+plusII简介 (2)2.2 VHDL语言简介 (3)2.3 VHDL设计的优点与设计方法 (5)3交通灯控制器分析 (7)3.1 分频器 (7)3.2 状态机 (8)4交通灯控制器的VHDL设计 (9)4.1程序流程图 (9)4.2交通灯顶层文件和管脚分配 (10)4.3分频器和状态机的图示符号 (11)4.4仿真波形图 (12)附录 (13)结束语 (17)参考文献 (18)1引言在交通发达的当代，交通灯控制器无疑是最实用的的工具。
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VHDL的交通灯控制器的设计
基于VHDL的交通灯控制器的设计一、设计目的1、掌握计数器、分频器、译码器的工作原理和设计方法；2、掌握数码管的动态扫描译码显示的工作原理和设计方法；3、掌握交通灯控制器的设计方法；4、掌握在EDA开发软件QuartusII环境下基于FPGA/CPLD的数字系统设计方法，掌握该环境下系统的功能仿真、时序仿真、管脚锁定和芯片下载的方法。
二、概述在城市的的十字路口处都设置有交通信号灯控制系统，这个系统由绿、黄、红信号灯指挥十字路口车辆和行人的正常通行。
其示意图如下所示：要支道主要干道S主要干道次要支道三、设计任务与要求设计一个主要干道和次要支道交叉路口处的交通信号灯控制器,其技术要求如下：1、要求主要干道和次要支道上各具有绿、黄、红三色信号灯，用来指示车辆的允许通行或禁止通行，同时设有计时、译码及显示电路,显示定时器的定时状态。
2、如果只有一个方向有车时，则保持该方向畅通；当两个方向都有车时，主要干道和次要支道交替通行，但主要干道通行的时间要比次要支道长一些。
设主要干道每次通行的时间为60秒，即主要干道每次绿灯亮的时间为60秒；次要支道上每次通行时间为30秒，即次要支道上绿灯亮的时间为30秒。
3、要求主要干道或是次要支道上绿灯亮足规定的时间后，要求黄灯先亮5秒钟后红灯才能亮，然后才能交换通行车道。
四、系统框图及组成系统主要由控制器和处理器两部分组成，控制器接受外部系统时钟信号。
处理器由定时器和译码显示器组成。
定时器能向控制器发出5秒、30秒和60秒的定时信号，译码器在控制器的控制下，改变交通灯的信号。
根据上述要求画出系统框图如下：图中：R：主要干道传感器来的信号，高电平表示有车，低电平表示设车。
S：次要支道传感器来的信号，高电平表示有车，低电平表示设车。
T L：主要干道绿灯亮的时间间隔为60秒，即主要干道车辆通行的时间为60秒，定时时间到时，T L=1，否则，T L=0。
T S：次要支道绿灯亮的时间间隔为30秒，即次要支道车辆通行的时间为30秒，定时时间到时，Ts=1，否则，T S=0。
基于vhdl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两组交通灯分别控制东西和南北两个方向的交通。
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，本设计中使用两个状态机分别控制东西和南北两个方向的交通。
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两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一样的，白天时的交通比较繁忙，因此，红绿灯要变化快一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一些。
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环境下进行编译与仿真，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一起，实现整个系统的控制功能，所以底层程序的正确与否关系到顶层程序的运行结果。
VHDL语言编程生成的结构框图如图3所示。
3 VHDL程序设计3．1 状态机1(东西方向)程序关键代码用两个状态机分别控制东西方向和南北方向上的交通。
从键盘获得红、绿、黄灯的总时间，红灯时间占1/2，绿灯时间占3／8，黄灯时间占1/8。
-基于VHDL的交通信号灯设计
基于VHDL的交通信号灯设计曾辉，物理与电子信息工程学院摘 要：针对交通信号灯控制器的设计问题,采用层次化的设计方法,应用VHDL语言编制了可变多相位交通信号灯控制器的程序,并利用QuartusⅡ进行了仿真。
仿真结果表明:该系统可分别实现2、3、4相位交通信号灯控制,并且各相位的灯时分配能方便地通过设定输入进行调节,增强了系统的灵活性和适用范围。
关键字：交通信号灯，VHDL，设计， 多相位Design and simulation of traffic signal lamp circuitbased on VHDLZengHui,College of Physics and Electronic Information Abstract:To the design problem of traffic light controller ,the program of controller with VHDL is given and simulated by MAXPLUS Ⅱby using bierarchical design means. The simulation results show that the system could realize two phase. Three phase and four phase traffic light control, and light time of each phase could be changed by setting input value ,the adaptability of the system can be increased by changing the phase ang light time of traffic light ,I tab,6 figs 10 refs.Key words: traffic light,VHDL,design,multi phase引 言：随着城市的不断发展，城市交通的需求量快速加大，交通信号灯的数量急速加大，目前很多城市的交通信号灯还是应用传统的电路设计一旦交通信号灯出现故障不能及时维修和处理势必会造成道路的交通混乱.传统的交通信号灯控制电路的设计是基于中小规模集成电路电路元件多焊接复杂故障率高可靠性低而且控制系统的功能扩展及调试都需要硬件电路的支持为日常维护和管理增加了难度.为了更好地实现交通畅通不断优化交通信号灯的智能化管理通过采用EDA技术对交通信号灯控制电路进行改进,应用VHDL语言实现电路的设计和仿真消除了传统交通信号灯控制电路的弊端使交通信号灯控制电路的性能更稳定调试和维护更便捷。
EDA基于VHDL语言的交通灯设计报告
基于VHDL的交通灯设计摘要随着社会上特别是城市中机动车辆保有量的不断增加,在现代城市的日常运行控制中，车辆的交通控制越来越重要，在十字交叉路口，越来越多的使用红绿灯进行交通指挥和管理。
本文以VHDL硬件描述语言为设计手段，完成了交通信号灯控制电路的设计，其中交通信号灯控制电路的开发目的是设计一个适用于主、支干道十字交叉路口的红黄绿交通灯的控制系统，通过合理设计系统功能，使红黄绿灯的转换有一个准确的时间间隔和转换顺序。
所设计的交通信号灯控制电路经过在QuartusⅡ 6.0软件下进行模拟仿真，观察其波形，证明所设计的交通信号灯控制电路完全可以实现预定的功能，并有一定的实用性。
关键词：FPGA; VHDL; QuartusⅡ; 交通灯一、设计思路本设计主要是利用状态机控制，交通灯的工作分成5个状态，如下：St0：支干道亮红灯，主干道亮绿灯，数码管不显示。
St1：主干道亮绿灯45秒，数码管显示45秒倒计时；支干道亮红灯，数码管显示从49秒倒计时到05秒。
St2：：主干道亮黄灯5秒，数码管显示5秒倒计时；支干道亮红灯，数码管显示从04秒倒计时到00秒。
St3：支干道亮绿灯25秒，数码管显示25秒倒计时；主干道亮红灯，数码管显示从29秒倒计时到05秒。
St4：支干道亮黄灯5秒，数码管显示5秒倒计时；主干道亮红灯，数码管显示从04秒倒计时到00秒。
把交通灯的工作分成五个状态，则写程序的时候思路就比较清晰，只要在相应的状态里完成相应的工作，控制好黄绿红灯和数码管的倒计时显示，而且把握好五个状态转换的条件即可。
实现起来也方便。
二、设计分析根据设计思路可以把整体设计分为三个模块：1、分频模块：把实验板上的50MHz的频率分成1Hz信号（用于倒计时计数的时钟信号）、1kHz信号（用于数码管扫描显示的片选时钟信号）和2hz（用于黄灯的闪烁）；2、交通灯控制以及倒计时（五个状态的控制）模块；3、数码管译码扫描显示模块。
基于VHDL语言的交通信号灯设计
基于VHDL语言的交通信号灯设计交通信号灯的设计是交通管理中非常重要的一环，通过合理的交通信号灯设计，可以提高道路交通的效率，并保证交通的安全性。
在本文中，将基于VHDL语言设计一个简单的交通信号灯系统，对信号灯进行控制。
首先，我们需要了解交通信号灯的基本原理。
一般情况下，交通信号灯通常分为红灯、黄灯和绿灯三个状态。
每个状态的时间长度可以根据实际情况进行调整。
在设计中，我们将考虑两个十字路口，每个十字路口设置一个交通信号灯。
接下来，我们将使用VHDL语言进行交通信号灯的设计。
首先定义一个信号类型，表示交通灯的三种状态：```vhdltype traffic_light_state is (red, yellow, green);```然后，定义信号灯实体，包括输入信号和输出信号：```vhdlentity traffic_light isportclk: in std_logic;reset: in std_logic;north_south_light: out traffic_light_state;east_west_light: out traffic_light_stateend traffic_light;```在实体中，我们使用了时钟clk和复位信号reset，以确保交通灯的状态按照预期进行转换。
north_south_light和east_west_light是输出信号，表示两个十字路口的交通信号灯状态。
接下来，我们定义信号灯行为。
在时钟上升沿或复位信号为高时，交通灯的状态会发生变化。
我们可以使用一个计数器和状态机来实现交通灯的控制。
当计数器达到一定值时，状态机将更新信号灯的状态。
```vhdlarchitecture behav of traffic_light issignal state: traffic_light_state := red;beginprocess(clk, reset)beginif reset = '1' thencounter <= 0;state <= red;elsif rising_edge(clk) thencounter <= counter + 1;case state iswhen red =>state <= green;counter <= 0;end if;when green =>state <= yellow;counter <= 0;end if;when yellow =>state <= red;counter <= 0;end if;end case;end if;end process;north_south_light <= state; east_west_light <= state; end behav;```最后，我们需要在顶层模块中实例化交通信号灯实体，并提供时钟和复位信号。
基于VHDL语言实现十字路口交通灯设计
基于VHD L 语言实现十字路口交通灯设计陶 涛(长安大学信息工程学院 西安 710064)摘 要 本设计基于M AX +P LUSII 平台,利用VH D L 语言实现十字路口交通灯的设计。
并给出交通信号灯主控制电路的时序仿真波形。
仿真结果表明VH D L 语言应用于数字电路仿真是切实可行的,在跟踪性和快速性方面达到了令人满意的效果。
关键词 运输 交通灯 VH D L 仿真 M AX +P LUSII 1 VH D L 的特点随着电子技术的发展,数字系统的设计正朝高速度、大容量、小体积的方向发展,传统的自底而上的设计方法已难以适应形势。
E DA (Electronic Design Auto 2mation )技术的应运而生,使传统的电子系统设计发生了根本的变革。
E DA 技术就是依赖功能强大的计算机,在E DA 工具软件平台上,对以硬件描述语言VH D L (Very Hieh S peed Integrated Circuit Hardware Description Language )为系统逻辑描述手段自顶而下地逐层完成相应的描述、综合、优化、仿真与验证,直至生成器件。
VH D L 语言是目前应用于数字系统仿真最为实用的语言之一。
VH D L 语言最早由美国国防部提出。
用VH D L 语言进行数字逻辑电路和数字系统的设计,是电子电路设计方法上的一次革命性变革。
与传统设计方法相比,VH D L 描述电路行为的算法有很多优点:(1)设计层次较高、用于较复杂的计算时,能尽早发现存在的问题,缩短设计周期;(2)独立实现,修改方便,系统硬件描述能力强;(3)可读性好,有利于交流,适合于文档保存;(4)VH D L 语言标准、规范、移植性强;(5)VH D L 类型众多而且支持用户自定义类型,支持自顶而下的设计方法和多种电路的设计。
2 交通灯设计说明启动交通灯首先将开关S M (东西方向交通灯控制键)置为高电平,S B (南北方向交通灯控制键)为低电平。
基于vhdl交通灯设计实验报告
基于VHDL交通灯设计实验报告学院名称：班级：姓名：2011年1月目录序言 (3)一实验目的 (3)二实验要求 (3)三实验步骤 (4)四实验设计 (4)4.1 端口描述模块 (4)4.2 计数模块的设计 (5)4.3 控制模块的设计 (5)4.3.1 时间状态的转换 (5)4.3.1 信号灯的状态显示 (6)五、实验电路波形图 (8)六、实验心得 (9)参考文献 (10)附录 (10)序言VHDL的英文全写是：VHSIC（Very High Speed Integrated Circuit）Hardware Description Language.翻译成中文就是超高速集成电路硬件描述语言。
因此它的应用主要是应用在数字电路的设计中。
VHDL主要用于描述数字系统的结构，行为，功能和接口VHDL 的程序结构特点是将一项工程设计，或称设计实体（可以是一个元件，一个电路模块或一个系统）分成外部（或称可视部分,及端口)和内部（或称不可视部分），既涉及实体的内部功能和算法完成部分。
随着基于VHDL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、自动控制用计算机等领域的重要性日益突出。
作为一个学电子信息专业的学生，我们必须不断地了解更多的新产品信息，这就更加要求我们对EDA有个全面的认识。
本程序设计的是交通灯的设计。
采用EDA作为开发工具，VHDL语言为硬件描述语言，quartusII作为程序运行平台，所开发的程序通过调试运行、波形仿真验证，初步实现了设计目标在一个交通繁忙的十字路口，没有交通灯来控制来往车辆和行人的通行，假设也没有交警，那会发生什么事情呢？后果是难以想象的，可能会陷入一片混乱，甚至瘫痪。
当然我们每个人都不希望这样。
我们作为社会的一员，每人都有责任为它的更加先进和快捷做出力所能及的事情。
我们设计的这个信号控制系统可以通过交通灯控制东西方向车道和南北方向车道两条交叉道路上的车辆交替运行，每次通行时间都可以根据实际情况预设,用以减少交通事故的发生概率。
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基于VHDL的交通灯设计————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：EDA 课程设计报告书课题名称 基于VHDL 的交通灯设计姓 名学 号 院 系 专 业 指导教师年 月 日※※※※※※※※※ ※※※※ ※※※※※※※※※※※级学生EDA 课程设计一．设计任务及要求：二．设计任务：模拟十字路口交通信号灯的工作过程，利用实验板上的两组红、黄、绿LED作为交通信号灯，设计一个交通信号灯控制器。
设计要求：（1）交通灯从绿变红时，有4秒黄灯亮的间隔时间；（2）交通灯红变绿是直接进行的，没有间隔时间；（3）主干道上的绿灯时间为40秒，支干道的绿灯时间为20秒；（4）在任意时间，显示每个状态到该状态结束所需的时间。
指导教师签名：年月日二、指导教师评语：指导教师签名：年月日三、成绩验收盖章年月日基于VHDL的交通灯设计一、设计任务及要求：设计任务：模拟十字路口交通信号灯的工作过程，利用实验板上的两组红、黄、绿LED作为交通信号灯，设计一个交通信号灯控制器。
设计要求：（1）交通灯从绿变红时，有4秒黄灯亮的间隔时间；（2）交通灯红变绿是直接进行的，没有间隔时间；（3）主干道上的绿灯时间为40秒，支干道的绿灯时间为20秒；（4）在任意时间，显示每个状态到该状态结束所需的时间。
支干道主干道图1 路口交通管理示意图A B C D主干道交通灯绿（40秒）黄（4秒）红（20秒）红（4秒）支干道交通灯红红绿黄表1 交通信号灯的4种状态二、设计原理：设计目的：学习DEA开发软件和QuartusII的使用方法，熟悉可编辑器件的使用。
通过制作来了解交通灯控制系统，交通灯系统主要是实现城市十字交叉路口红绿灯的控制。
设计说明：（1）第一模块：clk时钟秒脉冲发生电路在红绿灯交通信号系统中，大多数情况是通过自动控制的方式指交通的。
因此为了避免意外事件的发生，电路必须给一个稳定的时钟（clock）才能让系统正常运作。
模块说明：系统输入信号： clk: 由外接信号发生器提供256的时钟信号；系统输出信号： full:产生每秒一个脉冲的信号；（2）第二模块：计数秒数选择电路计数电路最主要的功能就是记数负责显示倒数的计数值，对下一个模块提供状态转换信号。
模块说明：系统输入信号：full：接收由clk电路的提供的1hz的时钟脉冲信号；系统输出信号：tm：产生显示电路状态转换信号；tl：倒计数值秒数个位变化控制信号；th：倒计数值秒数十位变化控制信号；（3）第三模块：红绿灯状态转换电路。
本电路负责红绿灯的转换。
模块说明：系统输入信号：full: 接收由clk电路的提供的1hz的时钟脉冲信号；tm：接收计数秒数选择电路状态转换信号；comb_out:负责红绿灯的状态显示。
（4）第四模块：时间显示电路。
本电路负责红绿灯的计数时间的显示。
模块说明：系统输入信号：tl：倒计数值秒数个位变化控制信号；th：倒计数值秒数十位变化控制信号；系统输出信号：led7s1: 负责红绿灯的显示秒数个位。
led7s2：负责红绿灯的显示秒数十位。
三、设计方案时间显示数据输出红黄绿灯信号输出图2 交通信号灯控制器的原理框图CLK时间显示数据输出信号灯输出图3 交通信号灯控制器程序原理框图该程序由7个进程组成，进程P1和P2将CLK 信号分频后产生1秒信号，进程P3、P4、P5构成两个带有预置数功能的十进制计数器，其中P4产生允许十位计数器计数的控制信号。
进程P6实现状态转换和产生状态转换的控制信号，进程P7产生次态信号和信号灯输出信号，以及每一个状态的时间值。
四、程序清单library ieee;use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity traffic is状态发生定时时间到预置1秒时钟红黄绿灯输出秒脉冲信计数器状态寄存次态发生器port (clk:in std_logic;led7s1:out std_logic_vector(6 downto 0);led7s2:out std_logic_vector(6 downto 0);comb_out:out std_logic_vector(5 downto 0));end;architecture one of traffic istype dm is (s0,s1,s2,s3);signal current_state,next_state:dm;signal full:std_logic;signal tl :std_logic_vector(6 downto 0);signal th:std_logic_vector(1 downto 0);signal tm :std_logic_vector(6 downto 0);signal time:std_logic_vector(6 downto 0); beginP_REG: process(clk)variable cnt8:std_logic_vector(7 downto 0);beginif clk'event and clk='1' thenif cnt8 = "11111111" thencnt8:="01111111";full<='1';else cnt8 := cnt8+1;full<= '0';end if;end if ;end process P_REG;process(full)beginif full 'event and full='1' thenIf time<"1000011" thentime<=time+1;else time <="0000000";end if;end if;end process;REG:process( full,current_state)beginif full='1' and full'event thencurrent_state<=next_state;end if;end process;COM:process(current_state, time)begincase current_state iswhen s0=>comb_out<="001100";tm<=39-time; if time=39 then next_state<=s1;else next_state<=s0;end if;when s1=>comb_out<="010100";tm<=43-time; if time=43 then next_state<=s2;else next_state<=s1;end if;when s2=>comb_out<="100010";tm<=63-time; if time=63 then next_state<=s3;else next_state<=s2;end if;when s3=>comb_out<="100001";tm<=67-time; if time=67 then next_state<=s0;else next_state<=s3;end if;end case;end process;process(tm)beginif tm>=30 then th<="11";tl<=tm-30;elsif tm>=20 then th<="10";tl<=tm-20;elsif tm>=10 then th<="01";tl<=tm-10;else th<="00";tl<=tm;end if;end process;process(th,tl)begincase th iswhen "00"=>led7s1<="0111111";when "01"=>led7s1<="0000110";when "10"=>led7s1<="1011011";when "11"=>led7s1<="1001111";when others=>null;end case;case tl iswhen "0000000"=>led7s2<="0111111";when "0000001"=>led7s2<="0000110";when "0000010"=>led7s2<="1011011";when "0000011"=>led7s2<="1001111";when "0000100"=>led7s2<="1100110";when "0000101"=>led7s2<="1101101";when "0000110"=>led7s2<="1111101";when "0000111"=>led7s2<="0000111";when "0001000"=>led7s2<="1111111";when "0001001"=>led7s2<="1101111";when others=>null;end case;end process;end;五、仿真结果六、实验心得体会通过这次课程设计，我进一步加深了对电子设计自动化的了解。