基于FPGA的交通灯设计说明
基于FPGA的交通灯控制器的设计说明书
设计内容及要求
1、主、支干道的四个路口各设绿、黄、红、左拐、右拐、人行六个指示灯用于 指示状态，两位显示数码管用于显示倒计时时间。 2、当主、支道均有车时，两者交替允许通行，主干道每次放行45s，支干道每次 放行40s，在每次由绿灯转换为左拐，左拐变换为红灯时，要有5s的黄灯作为 过渡。 3、每个灯亮到最后5s时，都有闪烁。 4、通行延时功能，智能交通灯控制：当某一干道遇到紧急情况时，需要一直通 行时，允许这支干道处于常通行状态，相应另一条干道处于禁行状态。 5、电子眼功能：当某一干道处于红灯时，如果有车闯过警戒线，那么就会被高 清数码照相机照下来。 6、路况显示功能：当某一干道处于通行时，可以动态的显示：车速，以及路况 信息。 7、硬件主要由FPGA构成，电路复杂，结构紧凑 ，硬件成本比较低。 8、用Verilog HDL语言设计上述功能的交通灯控制器，并用层次化设计方法该电 路。
闪烁子程序
12864显 示子程序
交通灯6个指示灯子程序流程图
状态机设计
整个程序包括五个状态机 例：十字路口左上角的交通灯对应这的9个状态： 分别是红、绿、黄、左拐、黄、右拐、黄、人行、红。
通行延时控制子程序流程图
交通灯闪烁子程序流程图
闯红灯监测子程序流程图
测车辆速度子程序流程图
MS12864R显示子程序流程图
例:主干道绿灯通行，且通行不畅的状态。
此时键8为1，从图4-24看出二极管D7(绿灯)亮，（交通处于通 行状态）数码管显示为11，MS12864R第一行显示的是车013km/h ，第二行显示的是路况：不畅。（此时有车通过，且第一辆车作为 开启MS12864R）
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基于FPGA实现的交通灯控制器详解
基于FPGA实现的交通灯控制器详解交通灯控制器是城市交通管理中的重要设备，用来控制红绿灯的改变。
传统的交通灯控制器多采用微控制器或单片机实现，但是这些方式在处理大规模的交通路口时会受到性能和并发处理能力的限制。
为了克服这些问题，近年来，基于FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）的交通灯控制器逐渐得到应用。
FPGA是一种可编程逻辑器件，能够根据用户需求进行现场编程，具有高度灵活性和可重构性。
基于FPGA的交通灯控制器可以通过并行处理和精确时间管理来提高性能。
FPGA可以为每个交通灯信号灯分配独立的处理器核，同时可以对不同的交通灯进行并发处理。
这种并行处理的方式大大提高了系统的响应速度和处理能力，可以更好地适应高负载的交通场景。
此外，FPGA还可以提供更精确的时间管理。
交通灯的信号改变需要精确地控制时间，以确保交通流畅和交通安全。
传统的微控制器或单片机无法提供足够的精确性和实时性，而FPGA可以通过硬件电路和时钟管理单元来实现高精度的时间控制。
这种精确的时间管理能够对交通流量进行准确的判断和调度，提高交通效率。
此外，基于FPGA的交通灯控制器还具有可扩展性和灵活性。
FPGA的可编程特性使得交通灯控制器可以轻松地进行功能扩展和升级，满足不同场景和需求的要求。
而且，FPGA还可以进行实时调度和优化，可以根据实际交通情况进行动态调整，使交通灯控制系统更加智能和高效。
总之，基于FPGA的交通灯控制器具有高性能、精确的时间管理、可扩展性和灵活性等优点。
它可以提供更好的交通管理和安全保障，适用于大规模的交通路口和复杂的交通场景。
随着FPGA技术的不断发展和成熟，基于FPGA的交通灯控制器将会得到更广泛的应用。
基于FPGA的交通灯的设计
课程设计一、设计任务要求基于FPGA的交通灯控制器设计1、总体要求：实现十字路口的交通灯有序显示2、具体要求：按照开发板上的两组红、黄、绿做为南北双向指示灯红灯亮60秒，绿灯亮55秒，黄灯亮5秒要求采用状态机实现状态切换3、附加要求：采用两组两位数码管实现时间倒计时显示二、设计思路1、总体设计方案由设计任务要求可知输入部分有：CLK时钟频率输入，可由实验板上直接提供，本设计选用1kHZ时钟频率。
输出部分有：1)东西方向和南北方向各使用3个LED显示，红黄绿各代表红黄绿灯。
2)东西方向和南北方向计时均为2位数，共需要4个LED七段数码管显示。
由于为共阴极控制，输出三个SEL0，SEL1，SEL2信号控制选择数码管显示，A,B,C,D,E,F,G信号为输出显示的内容。
3）R1,G1,Y1;R2,G2,Y2信号分别为东西南北红绿灯的输出控制信号。
总体设计软件原理图如下所示设计方案原理图：图1A对应13脚; B对应30脚;C对应15脚; D对应31脚；E对应33脚; F对应32脚;G对应35脚; R1对应4脚；R2对应5脚；Y1对应3脚；Y2对应10脚；G2对应8脚；SEL0对应14脚; SEL１对应11脚;SEL2对应12脚.CLK对应24脚;交通灯系统结构图如下所示:红黄绿红黄绿图2状态切换的状态图如下图：图２、模块设计及结果在VHDL设计中，采用自顶向下的设计思路。
顶层模块中，根据硬件设计，设置如下端口：外部时钟信号：Clk东西方向状态灯控制信号：R1,G1,Y1；南北方向状态灯控制信号：R2,G2,Y2；（1）分频模块：由于外部时钟信号clk的频率为1KHz，而实际需要的内部计时时钟频率为1Hz，需要一个分频电路。
输入端口：clk外部时钟信号输出端口：clk_out分频后信号源程序代码如下：数码管显示信号：A,B,C,D,E,F,G；数码管共阴极控制：SEL0，SEL1，SEL2；library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity Frequency1 isport(clk:in std_logic; --外部时钟信号clk_out:out std_logic --分频后信号);end Frequency1;architecture Frequency1_arc of Frequency1 isbeginprocess(clk)variable temp:integer range 0 to 999;beginif(clk'event and clk='1')thenif(temp=999)then --分频计数temp:=0;clk_out<='0';elsetemp:=temp+1;clk_out<='1';end if;end if;end process;end;图4（2）状态选择模块：由于共需要显示4个数字，需要循环点亮7位数码管，该模块通过输入的时钟信号，循环输出4个选择信号。
基于FPGA的交通灯
《EDA技术使用教程》课程设计报告题目名称：基于FPGA的十字路口交通灯控制器设计学生姓名：学号：专业年级：指导教师：时间：2015年1月3日目录目录 (1)1 设计任务与要求 (2)2 方案设计与论证 (2)2.1系统设计思路 (2)2.2系统设计方案分析 (4)3 交通控制灯各模块电路设计 (5)3.1分位电路模块fenwei (5)3.2 控制模块 controller (6)3.3 时钟分频模块frequency10Hz和frequency (11)3.4 带闪烁功能的七段数码驱动显示模块display (14)4 交通控制灯顶层电路设计 (16)4.1 原理说明 (16)4.2 端口设计说明 (17)4.3 仿真与结果分析 (17)5 心得体会 (19)6 参考文献 (20)1设计任务与要求基于FPGA的十字路口交通灯控制器1）红、黄、绿灯分别用1bit控制；2）每一个状态分配一个时间显示（两位十进制数，倒计时）；3）符合实际交通规律。
2方案设计与论证2.1系统设计思路（1）本系统设计中均采用混合设计的方法，将整体方案划分成若干个模块进行设计。
采用VHDL硬件描述语言和原理图描述相结合的方式，对多种应用电路进行设计，其中底层电路（即模块电路）采用VHDL硬件描述语言方式实现，顶层电路采用原理图描述方式实现。
（2）在十字路口的两个方向上各设一组红、绿、黄灯，显示顺序为其中一个方向是（东西方向）是绿灯、黄灯、红灯；另一方向（南北方向）是红灯、绿灯、黄灯。
设置一组数码管，以倒计时的方式显示允许通行或禁止通行的时间。
其中绿灯、黄灯、红灯的持续时间分别是20s、5s和25s。
当各条路上任意一条上出现特殊情况时，如当消防车、救护车或其他需要优先放行的车辆通过时，各方向上均是红灯，倒计时停止，且显示数字在闪烁。
当特殊运行状态结束时，控制器恢复原来状态，继续正常运行。
（3）系统设计流程提出系统设计要求需求分析模块化方案设计底层电路设计----VHDL模块电路设计顶层电路设计----原理图描述+各模块连接FPGA整体方案设计实现FPGA整体方案编译仿真功能仿真时序仿真硬件搭接和运行FPGA整体方案设计完成图1 系统设计流程2.2系统设计方案分析根据任务要求，计数器的值和交通灯亮灭关系如图2所示。
基于FPGA的交通灯设计
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(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20秒，支干道的绿灯时间为10秒。
(4) 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。
基于FPGA的交通信号灯课程设计(以VHDL语言实现)
基于FPGA的数字电子技术课程设计（以VHDL语言实现）课题：交通信号灯设计题目：1.由主干道A和支干道B的汇合点形成十字交叉路口，在交叉路口处设有红绿黄三色信号灯。
红灯亮禁止通行；绿灯亮允许通行；黄灯亮则让行驶到路口的车辆有时间停靠到禁止线外。
用两位数码管显示当前主支干道所处的状态。
红黄绿分别用R，Y，G表示。
2.主干道车辆较多，所以绿灯亮灯时间为50S；支干道亮绿灯时间设为30S。
当主干道允许通行亮绿灯时则支干道亮红灯；支干道亮绿灯时也相反。
每次由绿灯转变为红灯时，期间要亮5S的黄灯。
3.交通灯正常运行时，用四位数码管显示主干道和支干道的倒计时时间。
4.能实现系统总清0，清0后计数器由初始状态开始计数。
5.具有一定的扩展功能。
一.设计思路1.根据设计题目要求可以得出交通信号灯控制器的设计用“状态法”来实现较好，因此先划分出交通灯显示时的几个较大的状态。
设状态用S表示。
S0：主干道亮黄灯支干道亮红灯亮灯5SS1：主干道亮红灯支干道亮绿灯亮灯30SS2：主干道亮红灯支干道亮黄灯亮灯5SS3：主干道亮绿灯支干道亮红灯亮灯50S状态之间应该要能实现循环：S0=>S1=>S2=>S3=>S02.然后再考虑在每个状态下要能够实现的功能。
根据题目可知在每个状态下要能实现将交通灯的颜色变换以字母的形式显示在两位数码管上，每位各表示一条道路。
在交通灯颜色输出的同时还要能够实现计数的输出，也就是各路灯转换前剩余的时间量。
3.在实现了各个状态下的功能后就要考虑加上清0功能与紧急功能，清0也就是复位功能。
在复位时实现系统清0，并且清0后计数器从初始状态开始计时，在此将S0状态视为初始状态。
也就是清0完毕后系统进入S0状态。
课题中将紧急功能设为两条路都显示红灯，并且计数器全置0。
4.这些实现的功能都加入后就可以对所写的VHDL语言进行测试与仿真了。
在其中实现对所写语言的改进和完善，并得到仿真图结合仿真图再进行修改。
基于FPGA的交通灯设计(课程设计)
FPGA综合设计实验报告题目基于FPGA的交通灯控制器的设计作者专业日期 2013年3月29日1.设计任务：基于FPGA的交通灯控制器的设计2.设计要求：（1）十字路口由一条东西方向的主干道和一条南北方向的支干道构成，主干道和支干道均有红、黄、绿3种信号灯；（2）保持主、支干道红、绿交替变换；（3）绿灯转红灯过程中，先由绿灯转为黄灯，5秒后再由黄灯转为红灯；同时对方由红灯转为绿灯；（4）系统需具有复位及特殊情况紧急处理功能。
（5）了解交通灯控制器的工作原理，完成控制器的硬件电路设计及软件设计。
3.总体设计方案：从题目中计数值与交通灯的亮灭的关系如图（1）所示。
当主干道绿灯55秒和5秒黄灯过渡时，支干道必须禁止通行，即支干道红灯亮55+5=60秒；当支干道由红灯转为绿灯时，支干道亮55秒绿灯和5秒黄灯过渡，此时主干道红灯应亮55+5=60秒。
图1 交通灯控制要求4.硬件电路基本原理分析：动态LED显示的设计方法是将不同LED模块的所有的LED的驱动端一对一地连接到一起，而将其公共极（阴极或阳极）分别由不同的IO口来驱动（主要针对7段码和LED点阵模块）。
动态显示方式主要是出于简化电路和产品成本考虑在大多数场合都可以达到用户要求。
动态显示虽然占用的CPU时间多，但使用的硬件少，能节省线路板空间。
另外，本设计显示需要使用的是4个七段显示数码管。
在计时结果显示电路中，七段数码管显示部分是一个不容忽视的环节，如若处理不得当，可能引起系统功率过大，产生散热问题，严重时甚至会导致系统的烧毁。
为了解决好以上问题，下面就对七段数码管显示电路做简要的分析和介绍。
通常点亮一个LED所需的电流是5～50 mA，通电的电流愈大，LED的亮度愈高，相对的也会使其寿命缩短。
一般以10 mA的导通电流来估算它所必须串联的阻值，其计算方式参考如图1所示。
图1 单个LED的串接电阻计算方式七段显示器可分为共阳极、共阴极型两种，它们都可以等效成8个LED的连接电路，其中如图2就是共阴极型七段显示器的等效电路和每节LED的定义位置图。
基于FPGA的交通灯控制器设计06876
基于FPGA的交通灯控制器设计06876交通灯控制器是城市交通系统中非常重要的一部分，其正确的设计和运行对于交通的安全与效率至关重要。
在本文中，我们将介绍一种基于FPGA（现场可编程门阵列）的交通灯控制器设计。
首先，我们需要了解交通灯控制器的基本原理。
传统的交通灯控制器通常由定时器和状态机组成。
定时器用于控制信号灯的时间段，状态机用于根据规定的时间段和信号灯的状态切换来确定交通灯的工作状态。
FPGA是一种可编程的芯片，可以用来实现各种数字电路的功能。
它具有高度的可编程性和灵活性，可以通过改变编程来实现不同的功能。
基于FPGA的交通灯控制器设计可以提供更大的灵活性和可扩展性，因为它可以根据实际需求进行定制和修改。
在基于FPGA的交通灯控制器设计中，我们需要考虑以下几个方面：1.信号灯的时间控制：根据不同的道路交通流量和需要的通行效率，我们可以灵活地设置每个信号灯的时长。
这可以通过FPGA中的计数器和定时器来实现。
通过编程可以设置不同的时长，并确保相应的信号灯按照预定的规则进行切换。
2.交通流量检测：为了合理地分配交通灯的时间，我们需要在交通道路上安装传感器来检测交通流量。
这些传感器可以根据车辆的数量和速度来确定不同的交通流量。
在基于FPGA的设计中，我们可以使用IO接口将传感器与FPGA相连，并通过编程来读取和处理传感器数据。
3. 状态机设计：状态机是交通灯控制的核心。
它可以根据预先确定的规则和输入，确定交通灯的状态。
基于FPGA的设计中，我们可以使用状态机设计的编程语言（如VHDL或Verilog）来实现状态机。
状态机可以根据交通流量和交通灯状态的不同情况来切换不同的状态，并通过FPGA中的逻辑门来控制交通灯。
4.故障检测和容错设计：在交通灯控制器中，故障检测和容错设计非常重要。
当一些部件发生故障时，控制器应能够自动切换到备用部件或安全模式，以确保交通的安全和通行效率。
通过FPGA的灵活性，我们可以轻松地实现故障检测和容错设计，例如通过监测一些部件的输出电压或信号来检测故障。
基于FPGA的交通灯设计报告
合肥学院综合课程设计报告题目：基于ＦＰＧＡ的交通灯设计专业：电子信息工程班级：０９电子（２）班姓名：周峰导师：成绩：２０１２年１２月１１日基于ＦＰＧＡ的交通灯设计一：题目要求1：主干道绿灯时，支干道红灯亮，反之亦然，两者交替允许通行。
主干道每次放行40秒，支干道每次放行30秒。
每次路灯亮，前10秒为左转灯亮，后5秒为黄灯亮。
余下为直行灯亮、2：能实现正常的倒计时显示功能。
3：能实现总体清零功能；计数器由初始状态开始计数，对应状态的指示灯亮。
二：题目分析1：在十字路口东西方向和南北方向各设一组左转灯、；显示的顺序为：左转灯绿灯黄灯红灯。
2：设计一个倒计时显示器。
倒计时只显示总体时间。
主干道左转灯、红灯、绿灯和黄灯亮的时间分别是10秒、30秒、25秒、5秒。
支干道左转灯、红灯、绿灯和黄灯亮的时间分别是10秒、40秒、15秒、5秒状态表如表3-1所示：3三：选择方案1：方案一在VHDL设计描述中，采用自顶向下的设计思路，该思路在自顶向下的VHDL 设计描述中，通常把整个设计的系统划分为几个模块，然后采用结构描述方式对整个系统进行描述。
根据实验设计的结构功能，来确定使用哪些模块以及这些模块之间的关系。
通过上面的分析，不难得知可以把交通灯控制系统划分为3个模块：时钟模块、控制模块、分频模块。
2：方案二不采用方案一的分模块设计，直接用进程写程序。
该程序由7个进程组成，进程P1将CLK信号分频后产生1秒信号，P2形成0-49的计数器，进程P3、P4用来控制的信号灯亮灭的，其中P5、P6产生数码管显示的倒数的十进制形式。
进程P7实现状态转换和产生状态转换的控制信号，进而控制数码管显示。
由于方案一中使用进程会使程序变得很复杂，不易理解，所以我采用了方案二。
四：方案二ASM图设计开关控制部分ASM图ASM图说明：i、j、k、分别代表开关状态；1表示开关闭合，为高电平；0表示开关断开为低电平。
当开关处于不同的状态时，分别给变量G不同的值，用来实现控制通行时间。
基于FPGA的交通灯控制器设计(VHDl代码全,各个模块均调.
2.3 FPGA 主控实现方案设计结合已有的 PLC 实现和单片机应用实现的经验,并吸收两种设计的优势之处,再根据交通灯控制系统的设计要求和 FPGA 模块化功能实现,确定了以下方案,因每个方向相对的信号灯状态及倒计时显示器的显示完全一致,根据设计要求和系统所具有的功能,交通灯控制器系统框图如图 2-6 所示。
图 2-6 交通灯控制器系统框图确定的方案中, 系统具有复位功能, 能使系统重新开始计时; 在红绿灯交通信号系统中, 大多数的情况是通过自动控制的方式指挥交通的, 但为了配合高峰时段,防止交通拥挤,有时还必须使用手动控制。
为此主体包括系统复位,手动 /自动,红绿灯切换,主控模块,显示器,报警器。
具体主控部分用 FPGA 来实现。
图 2-7 交通灯通行示意图结合实现方案,主要有东西、南北、南北左拐,东西左拐,跟手动控制 5种工作方式,具体由 M2~M0设定,具体如表 2-1。
表2-1 交通灯工作方式表方式 M2(0:自动, 1:手动 M1(0:A向,1:B向M0(O:直行, 1:左拐1 0 0 02 0 0 13 0 1 04 0 1 15 1 * *当出现特殊情况时,可选择方式 1 到方式 4 中的任何一种方式,停止正常运行,进入特殊运行状态。
此时交通灯按工作方式显示,计时电路停止计时,计时时间闪烁显示。
当系统总复位时,控制电路和计时电路复位,信号灯全部熄灭。
3 各功能模块的设计与实现3.1总体设计思路3.1.1系统组成框图结合设计任务要求和确定的实现方案, 假设某个十字路口是由一条主干道和一条次干道回合而成, 在每个方向设置红绿黄 3种信号灯, 红灯亮禁止通行, 绿灯亮允许通行。
黄灯亮允许行驶中车辆有时间停考到禁止线以外。
按照自顶向下的层次化设计方法, 整个系统可分为 4个模块, 系统时序发生电路、红绿灯计数时间选择模块、定时控制电路、红绿灯信号译码电路。
其系统组成方框图如图 3-1所示。
基于FPGA的交通灯控制器的设计
基于FPGA的交通灯控制器的设计交通灯控制器是现代城市交通系统中至关重要的组成部分。
传统的交通灯控制器通常是基于微控制器或单片机设计的，但随着技术的发展，基于现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array，FPGA）的交通灯控制器越来越受到关注。
本文将介绍基于FPGA的交通灯控制器的设计。
FPGA是一种可编程逻辑器件，具有高度灵活性和可重配置性。
与传统的微控制器相比，FPGA能够并行处理多个任务，提供更高的性能和更低的延迟。
在交通灯控制器的设计中，这种并行处理的能力可以显著提高交通信号的响应速度和效率。
首先，我们需要确定交通流量检测的方式。
常用的交通流量检测方法有传感器检测、视频图像处理和无线通信等。
在基于FPGA的交通灯控制器设计中，我们可以选择使用传感器检测的方法。
传感器可以通过检测来往车辆的存在与否来确定交通流量，然后将这些数据传输到FPGA中进行处理。
其次，我们需要设计合适的交通灯控制算法。
传统的交通灯控制算法主要基于定时控制，但这种方法无法根据实际交通流量进行动态调整。
在基于FPGA的交通灯控制器设计中，我们可以采用基于车辆检测数据的自适应控制算法。
该算法可以根据交通流量的变化情况灵活地调整交通信号的周期和相位，以实现最优的交通流控制。
接下来，我们需要将交通灯控制算法实现在FPGA上。
使用HDL （Hardware Description Language）编程语言，如Verilog和VHDL，可以将交通灯控制算法描述为硬件逻辑电路。
然后，通过使用FPGA的开发工具，将HDL代码编译成可在FPGA上运行的位流文件。
通过将交通灯控制算法实现在FPGA上，可以实现高速的并行处理和低延迟的响应。
最后，我们需要连接FPGA与交通灯控制设备。
FPGA可以通过GPIO （General Purpose Input/Output）接口与其他设备进行通信。
通过将FPGA的输出信号与交通灯控制设备的输入信号连接，可以实现对交通灯的控制。
基于FPGA的交通信号灯控制系统设计
基于FPGA的交通信号灯控制系统设计文/ 胡桂戎陕西警官职业学院陕西西安 710021【摘要】本文采用FPGA 设计，结合了道路传感器，设计了交通信号灯全感应自适应的控制方案。
通过仿真与验证结果表明实现对交通道路的畅通达到优化的效果。
【关键词】FPGA；信号灯；系统现代城市交通车流量大，交通信号灯的时间控制和状态转化往往是造成交通效率高低的主要原因。
因此，就需要对信号灯的亮灯时间和转化上，根据道路实际情况，做出最优化的方案。
本文对此，基于FPGA 进行设计出了较为智能化的交通信号灯的控制系统。
1、设计背景要求1）需要在道路十字路口四个道口各设一组交通信号灯，包括左转弯的指示灯。
2）为体现所设计系统的功能，假设南北道路为主干道。
车流量向北东西道较大，南北道可通行时间要长于东西道路。
3）为符合实际中的交通规则，所设计的程序需要在绿灯、红灯以及左转灯转换之间，要有黄灯作为缓冲指示。
4）根据现实应用需求，指示灯显示时间可设定和调整。
交通灯显示时间需要有倒计时方式在旁边亮起显示。
特殊情况需要应急车通行时，指示灯需显示出应急功能保障应急车辆优先通过。
2、结构设计系统具体结构如图1 所示。
分频器对晶振脉冲进行分频，产生时钟脉冲。
主控制器收到时钟信号后，做出转换状态，并输出状态时间。
与此同时，信号灯控制器依据得到的状态指示，对道路信号灯做出控制。
运行中，主控制器发出的信号是实数类型，分位器须将收到的信号转换为BCD 编码送到显示装置内。
3、控制系统的设计3.1 分频模块设计系统设计采用模块化方案。
其中，分频模块的工作是把50MHz 的基准信号分成1Hz 的激励信号，然后提供给控制模块。
实际在软件QuartusII 里面进行操作。
在软件的NewProjectWizard 窗口下，输入位置d：/trafficlight，然后输入文件名。
这个一般设计过程是相同的。
依次选择File → New → VerilogHDLFile，这时需要注意的是，在Verilog.v 文件板块中录入系统分频程序。
《FPGA系统设计》实验报告》交通灯控制系统的设计实验
《FPGA系统设计》实验报告》交通灯控制系统的设计实验一 .实验目的了解交通灯及控制系统的控制及其显示模块。
二．实验要求1.交通灯从绿色变成红色时，要经过黄色的过渡，黄色灯亮的时间为5秒:2.交通灯从红色变成绿色时，不要需要经过黄色灯的过渡，直接由红色变成绿色，绿色灯点亮的时间为25秒，红色灯点亮的时间为20秒;3.各种灯点亮时，要实现时间的倒计时显示。
三．实验操作步骤假设十字路口的方向为xy两方向，对两个方向需要两个控制模块来控制交通灯的点亮，还需要时间倒计时显示，即需要显示模块，因此系统的总设计模块图由三大模块组成，分别是xy两方向的控制模块，显示模块。
其中显示模块又由三个子模块构成，分别是数码管选择模块，数据分配模块，数码管驱动模块。
控制模块的设计控制模块是控制系统的核心部分，它实现了交通灯的三种颜色的交替点亮和时间倒计时的控制。
x方向控制代码如下：LIBRARY IEEE;USE IEEE .STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY CORNA ISPORT (CLK:IN STD_LOGIC;R,G,Y:OUT STD_LOGIC;TIMH,TIML:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0));END CORNA;ARCHITECTURE CORNER OF CORNA ISTYPE RGY IS (GREEN,YELLOW,RED);BEGINPROCESS(CLK)VARIABLE A:STD_LOGIC;VARIABLE TH,TL:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);VARIABLE STATE:RGY;BEGINIF(CLK'EVENT AND CLK='1')THENCASE STATE ISWHEN GREEN=>IF A='0'THENTH:="0001";TL:="1001";A:='1';G<='1';R<='0';Y<='0';ELSEIF NOT(TH="0000" AND TL="0001")THENIF TL="0000" THENTL:="1001";TH:=TH-1;ELSETL:=TL-1;END IF;ELSETH:="0000";TL:="0000";A:='0';STATE:=YELLOW;END IF;END IF;WHEN YELLOW=>IF A='0' THENTH:="0000";TL:="0100";A:'1';Y<='1';G<='0';R<='0';ELSEIF NOT(TH="0000" AND TL="0001")THEN TL:=TL-1;ELSETH:="0000" ;TL:="0000";A:='0';STATE:=RED;END IF;END IF;WHEN RED=>IF A='0' THENTH:="0010";TL:="0100";A:='1';R<='1';Y<='0';G<='0';ELSEIF NOT(TH="0000" AND TL="0001")THEN IF TL="0000"THENTL:="1001";TH:=TH-1;ELSETL:=TL-1;END IF;ELSETH:="0000";TL:="0000";A:='0';STATE:=GREENEND IF;END IF;END CASE;END IF;TIMH<=TH;TIML<=TL;END PROCESS;END CORNER;在以上程序中，实体部分定义的输入时钟信号clk为1Hz的脉冲信号，r、g、y为接水通灯的信号，timh 和timl为时间显示信号的十位和个位值。
基于FPGA技术的交通灯控制系统设计
基于FPGA技术的交通灯控制系统设计交通灯是城市交通监管系统的重要组成部分，对于保证机动车辆的平安运行，维持城市道路的顺畅起到了重要作用。
目前无数城市交错路口的交通灯采取的是定时控制，灯亮的时光是预先设定好的，在时光和空间方面的应变性能较差，一定程度上造成了交通资源的铺张，加重了道路交通压力。
本文在技术的基础上，利用的相关学问设计了交通灯控制系统，可以按照实际状况对灯亮时光举行自由调节，囫囵设计系统通过Max+PlusⅡ软件举行了模拟，并下载到FPGA器件中举行硬件的调试，验证了设计的交通信号灯控制彻低可以实现预定的功能，具有一定的有用性。
1 系统设计要求所设计的交通信号灯控制电路，主要适用于在两条干道汇集点形成的十字交错路口，路口设计两组红绿灯分离对两个方向上的交通运行状态举行管理。
交通灯的持续闪亮时光由键盘输入控制。
灯亮时序1所示，当B方向的红灯亮时，A方向对应绿灯亮，由绿灯转换成红灯的过渡阶段黄灯亮，即B方向红灯亮的时光等于A方向绿灯和黄灯亮的时光之和。
同理，当A方向的红灯变亮时，B方向的交通灯也遵循此规章。
各干道上安装有数码管，以倒计时的形式显示本道各信号灯闪亮的时光。
当浮现特别状况时，各方向上均亮红灯，倒计时停止。
特别运行状态结束后，控制器复原本来的状态，继续运行。
2 系统整体设计囫囵系统设计2所示，该系统主要由计数模块、控制模块、分频模块、分位模块以及显示电路构成。
其中分频模块主要将系统输入的基及时钟信号转换为1 Hz的激励信号，驱动计数模块和控制模块工作。
控制模块按照计数器的计数状况对交通灯的亮灭及持续时光举行控制，并通过分位电路将灯亮时光以倒计时的形式通过数码管显示出来。
图中Reset是复位信号，高电平有效，可以实现对计数器的异步清零。
Hold为保持信号，当Hold为“1”，计数器暂停计数，表示浮现特别状况，各方向车辆都处于禁行状态。
3 主要功能模块设计及仿真3.1 计数模块设计计数模块主要实现累加循环计数，计数的最大值由键盘输入控制，输出的计数值为控制模块的灯控提供参考，计数器的主程序设计如下：计数模块的仿真3所示，从图中可以看出，在时钟的驱动下，计数值不断自加，当计数值countnum等于键盘输入值32(key=32)时，计数返回到0，开头下一轮计数。
基于FPGA的交通信号灯设计说明
《 CPLD/FPGA设计及应用课程设计》课程设计报告题目：基于FPGA的交通信号灯设计院（系）：信息科学与工程学院专业班级：通信工程学生：20 16 年 03 月 14 日至20 16 年 04 月 8 日目录一设计目的 (1)1.交通灯介绍 (2)2. EDA技术的发展 (2)3. 基于FPGA的交通灯的优点 (3)二设计过程 (4)1.总体设计思路 (4)2.总体设计模块 (5)3. 控制电路的模块VHDL设计实现 (6)3.1分频模块 (6)3.2定时模块 (7)3.3状态转换模块 (8)3.4 禁止通行模块 (12)3.5显示模块 (14)4.硬件电路设计与调试 (16)三实验总结 (17)参考文献 (17)附录一（程序代码） (18)一设计目的引言：随着社会和汽车工业的快速发展,近几年机动车辆急剧增加,道路超负荷承载现象日趋严重,致使交通事故逐年增加。
交通信号灯是城市交通有序、安全、快速运行的重要保障,而交通信号灯的正常工作就成了保障交通有序、安全、快速运行的关键。
如何实现人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要切实解决的问题。
该设计分析了现代城市交通控制与管理问题的现状，结合城乡交通的实际情况阐述了交通灯控制系统的工作原理，采用了层次化的设计方法，基于VHDL语言实现红绿灯的自动指挥的硬件实现方法。
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。
该设计是针对交通信号灯控制器的设计问题，采用EDA技术实现的交通灯控制电路的设计方案。
本设计有效的克服了传统的交通灯控制的缺点而采取自上而下的设计思路。
该设计在软件QuartusⅡ11.0下应用硬件描述语言VHDL语言完成设计文件，并对其进行了功能仿真和时序仿真，且给出了相应的仿真结果，绘制出了具体的逻辑电路，最后将其下载到Alter公司生产的CycloneⅡ系列的EP2C8Q208开发板上进行逻辑验证，实现软件和硬件的安全连接，达到了对交通灯的自动安全控制的目的。
基于FPGA交通灯控制器设计
基于FPGA交通灯控制器设计引言：近年来，城市交通的快速发展给城市交通管理带来了巨大的挑战。
交通灯系统是一项重要的交通管理设施，能够保证出行的安全和有序。
传统的交通灯控制器通常基于微控制器或PLC，但是随着FPGA（Field Programmable Gate Array）技术的发展，越来越多的交通灯控制器开始采用FPGA来实现，以提供更高的实时性和可编程性。
设计目标：本文旨在设计一个基于FPGA的交通灯控制器，以实现交通灯的准确、稳定和快速的切换，以提高交通流量的效率和道路的安全性。
FPGA交通灯控制器的设计：FPGA交通灯控制器的设计主要包括以下几个步骤：1.系统功能设计：首先，需要确定系统的功能需求，即要实现的交通灯控制策略。
例如，可以采用定时控制、感应控制或组合控制等方式来决定交通灯的切换规则。
2.硬件设计：根据系统功能需求，设计FPGA的硬件电路，包括FPGA芯片的选择、外围电路的设计和电源等。
3. 程序设计：编写FPGA的逻辑代码，实现交通灯控制的算法和逻辑。
可以使用硬件描述语言（HDL）如Verilog或VHDL来实现。
4.仿真验证：使用FPGA开发工具进行仿真验证，确保交通灯控制器的功能和性能达到设计要求。
5.硬件调试和优化：根据仿真结果，对硬件电路进行调试，并优化电路设计，以提高交通灯控制器的性能和稳定性。
6.硬件实现：将设计好的交通灯控制器加载到FPGA芯片中，并与其他外围设备（如传感器、通信模块等）进行连接。
7.系统测试和验收：对交通灯控制器进行系统测试，验证其在实际环境中的功能和性能，并根据实际需求进行调整和优化。
设计考虑：在设计FPGA交通灯控制器时1.实时性：交通灯控制需要具备高实时性，能够及时响应交通信号的变化，并快速切换信号灯。
2.稳定性：交通灯控制器需要具备稳定性，能够保持信号灯的状态稳定和可靠。
3.可编程性：FPGA交通灯控制器应具有良好的可编程性，能够根据需求进行灵活配置和调整。
基于FPGA设计——交通灯
FPGA课程设计——交通灯控制器通信工程学院电科0701班罗超（17）第一部分技术规范功能描述：实现一个由一条主干道和一条支干道的汇合点形成的十字路口的交通灯控制器，具体功能：(1) 主、支干道各设有一个绿、黄、红指示灯，两个显示数码管。
(2) 主干道处于长允许通行状态，而支干道有车来时才允许通行。
当主干道允许通行亮绿灯时，支干道亮红灯。
而支干道允许通行亮绿灯时，主干道亮红灯。
(3) 当主干道、支干道均有车时，两者交替允许通行，主干道每次通行45 秒，支干道每次通行25 秒，在每次由绿灯向红灯转换的过程中，要亮5 秒的黄灯作为过渡，并进行减计时显示。
每个周期结束时都要进行支干道是否有车的检测，若有车则进行下一个周期，若没有，则主干道亮绿灯，支干道亮红灯，直到检测到支干道有车。
系统总体框图：根据设计要求和系统所具有的功能，并参考相关的文献资料，经行方案设计，可以画出如下图所示的交通信号灯控制器的系统框图。
I/O管脚的描述表一：系统总体I/O管脚的描述注：其中系统时钟的频率选为10KHZ，复位采取同步复位方式，且低有效。
支干道检测到有车时， carsignal=1；否则，carsignal=0。
方案核心：在交通灯控制器的设计中，交通灯控制及计时模块是本设计的关键模块。
第二部分总体设计方案交通灯系统详细框图：在系统总体框图的基础上进一步详细设计，得到如下系统详细框图。
1.时钟分频模块系统的动态扫描需要10KHZ的脉冲，而系统时钟计时模块需要1HZ的脉冲。
分频模块主要为系统提供所需的时钟计时脉冲。
该模块将10KHZ的脉冲信号进行分频，产生1S的方波（占空比为50%），作为系统时钟计时信号。
图四：时钟分频模块框图I/O管脚描述如下：表二：时钟分频模块I/O端口描述注：系统时钟的频率为10KHZ，分频后的时钟信号为1HZ（占空比为50%）。
复位信号为同步复位，且低有效。
2.交通灯控制及计时模块控制模块JTDKZH：根据主干道、支干道输入信号以及时钟信号CLK，发出主、支干道指示灯的控制信号，同时向各个定时单元、显示控制单元发出使能控制信号产生系统的状态机，控制其他部分协调工作。
基于FPGA的智能交通灯的设计与开发
基于FPGA的智能交通灯的设计与开发近年来，随着城市化进程的不断加快，交通拥堵问题日益突出。
智能交通灯作为城市交通管理的重要组成部分，其控制策略的优化与改进显得尤为重要。
本文将基于FPGA技术，对智能交通灯进行设计与开发，以实现交通流的优化与提高路口的通行效率。
首先，我们需要设计一个基于FPGA的智能交通灯控制系统。
该系统的核心是交通灯控制器，通过使用FPGA来实现交通灯的逻辑控制规则。
交通灯控制器可以根据交通流量和道路情况，调整交通灯的信号灯状态，以实现交通流的最大化。
同时，系统还需要与传感器和摄像头等设备进行联动，实时获取交通流量和车辆情况，以便更好地调整交通灯的控制策略。
其次，我们需要设计一个高性能的交通流量检测模块。
该模块可以使用FPGA实现图像处理算法，对交通流量进行实时检测和统计。
通过分析图像数据，可以精确计算出每个方向上的车辆数量和车辆类型，从而更好地进行交通灯的控制和调度。
此外，我们还可以加入智能算法和优化算法来进一步提高交通灯的控制效果。
例如，可以使用智能算法来预测未来一些时刻的交通流量，从而根据预测结果来调整交通灯的控制策略。
同时，还可以使用优化算法来寻找最佳的交通灯控制策略，以进一步提高路口的通行效率和缓解交通拥堵问题。
最后，我们需要进行实验和测试，验证设计与开发的有效性和可行性。
通过使用FPGA作为硬件平台，可以快速实现智能交通灯控制系统，并对系统进行实时监测和调试。
如果实验结果表明系统具有较好的交通流调整效果和通行效率，则可以进一步优化和完善系统。
综上所述，基于FPGA的智能交通灯的设计与开发是一项颇具挑战性的工作。
通过充分发挥FPGA的可编程性和并行计算能力，可以实现智能交通灯的高效控制和优化，从而提高城市交通管理的水平和效率。
同时，设计与开发的成功将为解决城市交通拥堵问题提供一种新的思路和方法。
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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(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20秒，支干道的绿灯时间为10秒。
(4) 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:根据设计要求，系统状态转换图如图1.2.2示。
图1.2.2状态转换图1.3.2设计方案图1.2.1交通信号灯控制器的原理框图状态发生器是一个两位二进制计数器，产生交通信号灯的4种状态。
状态发生器的输出通过预置数产生电路，输出每一种状态所需要的时间.预置数产生电路是一组四选一的多路转换器，多路转换器的输出信号作为可预置数十进制减法计数器的预置数输入信号，状态发生器的输出也决定了红黄绿灯信号的输出通断状态。
可预置数十进制减法计数器作为每一种状态的计时器，其输出信号既是时间显示的输出信号，也是定时时间到检测电路的输入信号。
定时时间到检测电路检测到电路到每一种状态的时间显示数据输出等于0时，发出信号通知状态发生器，完成状态转换。
第2章单元电路设计该电路由4位二进制计数器、两位二进制计数器、可预置十进制减法计数器、红黄绿灯信号输出控制电路(RYG)、四选一的多路转换器和一些门电路组成.2.1 4位二进制计数器CBU14将输入的信号分频后，产生1秒时钟信号。
2.2 两位二进制计数器CBU12提供当前的状态决定了红黄绿信号灯的通断状态，还控制多路转化开关,决定每一个状态的定时预置数。
(1)A状态时，CBU12的输出为00；(2)B状态时，CBU12的输出为01；(3)C状态时，CBU12的输出为10；(4)D状态时，CBU12的输出为11。
如：在A状态时，预置数为20秒,多路转换器的输出作为可预置数十进制减法计数器的预置数输入信号决定了每一种状态的预置时间的大小。
2.3定时时间到检测电路两个或非门和一个与非门组成定时时间到检测电路.每当计时器为0时，输出高电平,通知状态发生器转化到下一个状态。
2.4红黄绿灯输出控制电路（RYG）根据交通信号灯的ABCD4种状态，设计一个红黄绿灯输出控制电路模块（RYG）。
RYG由两个输入信号A和B(对应4种状态)和6个输出信号(对应两组红黄绿灯，FR1、FY1和FG1主干道红黄绿灯信号，FR2、FY2和FG2为支干道红黄绿灯信号)，其真值表如下：红黄绿信号灯输出控制电路RYG的输出，控制两组红黄绿信号灯产生相应的变化。
2.5计时器计时器由两个具有预置数功能的十进制减1计数器CDD14和一个4输入或非门(产生借位)组成，计时器的输出控制数码管显示相应的时间。
第3章软件设计图3.1.1交通信号灯控制器程序原理框图程序中的时钟信号clk为石英晶体(327868HZ)分频后的8Hz标准信号作为产生1秒信号的输入信号，为LED数码管驱动电路(MC4511)提供输入信号，用于县市交通灯所处的状态的时间。
6个输出信号(对应两组红黄绿灯，FR1、FY1和FG1为主干道红黄绿灯信号， FR2、FY2和FG2为支干道红黄绿灯信号)。
该程序由7个进程组成，进程P1和P2将8Hz标准信号分频后产生1秒信号(carry)，进程P3、P4和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(en)。
进程P6实现状态转换和产生状态转换的控制信号(load)，进程P7产生次态信号(next_state)和信号灯输出信号(FR1、FY1、FG1、FR2、FY2和FG2)，以及每一个状态的时间值(即计数器的预置数)和下一个状态。
3.2 程序流程图3.2.1程序流程图3.3程序清单及仿真.（见附录）第4章系统测试4.1测试仪器采用清华同方股份教学仪器设备公司生产的TPG_FPGA教学系统。
4.2测试方法采用xilinx公司生产的ISE仿真软件，仿真波形符合要求，将程序下载到芯片中，烧制成功，系统能正常工作。
4.3测试结果系统符合设计要求,并能正常工作。
第5章结论整个设计本着简单可靠、选用低价格、通用元件的原则，成功地完成了设计任务。
提高了系统的性价比，增强了实用性。
该设计还可作进一步改进，如：可设置从22:00到次日早上7:00时间让黄灯闪亮方便车辆缓行；还可以考虑采用全自动监控系统设计，对交通状况适时处理,实现交通管理的智能化。
参考文献：1.王金明、吉斌. [数字系统设计与Verilog HDL].：电子工业，2002年第1版.210页.2.友汉、建永.[电子线路设计应用手册].:科学技术,2000年第1版.142页.3.自美.[电子线路设计•••••实验•测试].:华中理工大学,2000年第2版.233页.4.辉.[ISP系统设计技术入门与应用].:电子工业,2002年第1版.184页.附录:1.程序清单：Library IEEE;use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; entity traffic1 isport(clk,st: in std_logic;q0,q1:out std_logic_vector(6 downto 0);R1,Y1,G1,R2,Y2,G2: out std_logic);end traffic1;architecture arch of traffic1 istype states is(s0,s1,s2,s3);signal state,next_state: states; signal count0: std_logic_vector(3 downto 0);signal count1: std_logic_vector(3 downto 0);signal data0: std_logic_vector(3 downto 0);signal data1: std_logic_vector(3 downto 0);signal light: std_logic_vector(5 downto 0);signal load, carry: std_logic;signal en: std_logic;beginp1:process(clk,st)variable count: integer range 4 downto 0;beginif st='0' then count:=0;elsif rising_edge(clk) then if count>=4 thencount:=0;carry<='0';elsecount:=count+1;if count<2 thencarry<='0';else carry<='1';end if;end if;end if;end process p1;p2:process(carry,load,st) beginif st='0' then count0<="0000"; elsif rising_edge(carry) then if load='1' thencount0<=data0;elsif count0="0000" thencount0<="1001";elsecount0<=count0-'1';end if;end if;end process p2;p3:process(carry,st)beginif st='1' thenif falling_edge(carry) thenif count0="0000" thenen<='1';elseen<='0';end if;end if;else en<='Z';end if;end process p3;p4:process(carry,load,en,st)beginif st='0' then count1<="0000";elsif(rising_edge(carry) and en='1') thenif load='1' thencount1<=data1;elsif count1="0000" thencount1<="1001";elsecount1<=count1-'1';end if;end if;end process p4;p5: process(carry)beginif(falling_edge(carry)) thenif(count0="0000" and count1="0000") thenload<='1';state<=next_state;elseload<='0';end if;end if;end process p5;p6:process(state)begincase state iswhen s0 =>light <="001100";next_state<=s1;data0<="0000";data1<="0010";when s1 =>light <="010100";next_state<=s2;data0<="0100";data1<="0000";when s2 =>light <="100001";next_state<=s3; data0<="0000";data1<="0001";when s3 =>light <="100010";next_state<=s0;data0<="0000";data1<="0010";end case;end process p6;p7: process(count0)begincase count0 iswhen "0000" =>q0<="0000001"; --0when "0001" =>q0<="1001111"; --1when "0010" =>q0<="0010010"; --2when "0011" =>q0<="0000110"; --3when "0100" =>q0<="1001100"; --4when "0101" =>q0<="0100100"; --5when "0110" =>q0<="0100000"; --6when "0111" =>q0<="0001111"; when "1000" =>q0<="0000000"; --8when "1001" =>q0<="0000100"; --9when others =>q0<="1111111";end case;end process p7;p8: process(count1)begincase count1 iswhen "0000" =>q1<="0000001";--0when "0001" =>q1<="1001111";--1when "0010" =>q1<="0010010";--2when "0011" =>q1<="0000110";--3when "0100" =>q1<="1001100";--4when "0101" =>q1<="0100100";--5when "0110" =>q1<="0100000";--6when "0111" =>q1<="0001111";when "1000" =>q1<="0000000";--8when "1001" =>q1<="0000100";--9when others =>q1<="1111111";end case;end process p8;R1<=light(5); Y1<=light(4);G1<=light(3);R2<=light(2); Y2<=light(1);G2<=light(0);end arch;2.仿真波形：。