交通灯控制器___EDA课程设计实验报告

目录

1课程设计要求 (3)

2 电路功能描述 (3)

3 设计方案 (3)

4设计原理图 (4)

5 VHDL语言 (4)

6仿真截图 (6)

7心得体会 (11)

8参考文献 (11)

1. 课程设计要求

1.1.红、黄、绿灯分别控制显示；

1.2.每一个状态分别分配一个时间显示（两位十进制，倒计时）；

1.3.符合实际交通规律。

2.电路功能描述

本设计是实现交通灯的控制，模拟实现了红、绿、黄灯指挥交通的功能。本设计适用东西和南北方向的车流量大致相同的路口，红灯显示时间30S，绿灯显示时间25S，黄灯显示时间5S，同时用数码管指示当前的状态（红、绿、黄灯）的剩余时间。当有紧急状况发生时，两个方向都禁止通行，并且显示红灯，当紧急状况解除后，重新计时并且指示时间。

3.设计方案

根据设计要求，需要控制显示红、黄、绿三个灯的亮灭状态及显示的时间。这个设计主要由两部分组成，红黄绿灯的显示模块，显示时间模块。由实际的交通情况可知，东西方向的显示情况是一致的，南北方向的显示情况也是一致，故在设计的时候就只考虑两种状态，将东西方向合成一种，南北方向合成一种。红黄绿灯的显示模块用两组共6个灯显示，时间显示模块用LED数码管显示。

此外，本交通灯控制器设置的红黄绿显示方式是参照一些城市的显示规律，红灯30S，绿灯25S，黄灯5S，同时用数码管指示当前状（红、绿、黄灯）的剩余时间。另外还设有一个紧急状态，当特殊情况发生时，两个方向都禁止通行，指示红灯，紧急状态解除后，重新计时并指示时间。时间采用倒计时的方式显示。

本设计采用VHDL语言编程，描述各个硬件模块实现的功能，使红、黄、绿灯的转换有一个准确的转换顺序和时间间隔，并进行仿真，通过仿真的结果，得出实验的结果。

在正常情况下的一个完整周期内，交通灯控制器系统一共有四种状态，分别是东西红、南北绿，东西红、南北黄，东西绿、南北红，东西黄、南北红。其运行方式为东西红、南北绿→东西红、南北黄→东西绿、南北红→东西黄、南北绿,东西黄、南北绿结束后再回到东西红、南北绿的状态，整个周期持续60s。urgency 为紧急控制信号，为高电平时系统转换为东西南北均是红灯亮的状态，状态结束后系统重新设置，转换为东西红，南北绿的状态。

4.设计的原理图

判断是否是紧急情况

东西红灯亮30S ，南北绿灯亮25S

东西南北均红灯

东西红灯亮5S ，南北黄灯亮5S

东西绿灯亮25S ，南北红灯亮25S

东西黄灯亮5S ，南北红灯亮5S

开 始

结 束

是

不是

循环

5.VHDL硬件描述语言

LIBRARY IEEE ;

USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL ;

USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

ENTITY traffic IS --定义实体

PORT( clk : IN STD_LOGIC; --CLK为时钟信号（1Hz）urgency : IN STD_LOGIC; --紧急状态控制端

led : BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(5 DOWNTO 0); --红黄绿绿黄红

East_West,South_North : BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));

END; --东西、南北倒计时数码管（高4位为十位，低4位为个位）

ARCHITECTURE rtl OF traffic IS --定义结构体

BEGIN

PROCESS(clk,urgency)

BEGIN

IF urgency = '1' THEN --出现紧急状态

led <= "100001"; --东西南北都亮红灯

East_West <= "00000000"; --设置重新计时的数据

South_North <= "00000000";

ELSIF (clk'EVENT AND clk = '1') THEN

IF (East_West > "00110000" or South_North > "00110000") THEN

East_West <= "00101001"; --计数错误时纠正到初始转态

South_North <= "00100100";

led <= "100100"; --东西红灯亮30秒，南北绿灯亮25秒

ELSIF (East_West = "00000101" AND South_North = "00000000") THEN

East_West <= "00000100"; --红、绿灯亮了25秒，绿灯将转变为黄灯South_North <= "00000100";

led <= "100010"; --东西红灯亮剩余5秒，南北黄灯亮5秒

ELSIF (East_West = "00000000" AND South_North = "00000000" AND led = "100010") THEN --东西红灯30秒时间结束，南北黄灯5秒结束East_West <= "00100100";

South_North <= "00101001";

led <= "001001"; --东西亮绿灯25秒，南北亮红灯30秒

ELSIF (East_West = "00000000" AND South_North = "00000101") THEN

East_West <= "00000100"; --东西红绿亮25秒结束，转为5秒黄灯

South_North <= "00000100";

led <= "010001"; --东西黄灯亮5秒，南北红灯亮剩余5秒

ELSIF (East_West = "00000000" AND South_North = "00000000" AND led = "010001") THEN --东西亮黄灯5秒结束，南北亮30秒红灯结束East_West <= "00101001";

South_North <= "00100100";

led <= "100100"; --东西红灯30秒，南北绿灯25秒，循环

ELSIF (East_West(3 DOWNTO 0) = 0 AND South_North (3 DOWNTO 0) = 0) THEN East_West <= East_West - 7; --BCD码减法转换

South_North <= South_North - 7;

ELSIF (East_West(3 DOWNTO 0) = 0 AND South_North (3 DOWNTO 0) = 0) THEN East_West <= East_West - 7; --BCD码减法转换

South_North <= South_North - 1;

ELSIF (South_North (3 DOWNTO 0) = 0 AND East_West(3 DOWNTO 0) = 0) THEN South_North <= South_North - 7; --BCD码减法转换

East_West <= East_West - 1;

ELSE East_West <= East_West - 1; --不满足上述特殊情况时减一

South_North <= South_North - 1;

END IF;

END IF;

END PROCESS;

END;