EDA课程设计(交通灯控制器)

课程设计
年月日
大课程设计任务书
课程EDA技术课程设计
题目交通灯控制器
专业姓名学号
主要内容、基本要求、主要参考资料等
主要内容：
设计一个交通信号灯控制器，由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口，在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。

基本要求：
1、红、绿、黄发光二极管作信号灯，用传感器或逻辑开关作检测车辆是否到来的信号，实验电路用逻辑开关代替。

2、主干道处于常允许通行的状态，支干道有车来时才允许通行。

主干道亮绿灯时，支干道亮红灯；支干道亮绿灯时，主干道亮红灯。

3、主、支干道均有车时，两者交替允许通行，主干道每次放行45秒，支干道每次放行25秒，设立45秒、25秒计时、显示电路，选择1HZ时钟脉冲作为系统时钟。

4、在每次由绿灯亮到红灯亮的转换过程中，要亮5秒黄灯作为过渡，使行驶中的车辆有时间停到禁行线外，设立5秒计时、显示电路。

主要参考资料：
[1] 潘松著.EDA技术实用教程(第二版). 北京：科学出版社,2005.
[2] 康华光主编.电子技术基础模拟部分. 北京：高教出版社,2006.
[3] 阎石主编.数字电子技术基础. 北京：高教出版社,2003.
完成期限2010.3.12
指导教师
专业负责人
2010年3月8日
一、总体设计思想
1.基本原理
计数模块、置数模块、主控制器模块和译码器模块。

置数模块将交通灯的点亮时间预置到置数电路中，计数模块以秒为单位倒计时，当计数值减为零时，主控电路改变输出状态，电路进入下一个状态的倒计时。

其中，核心部分是主控
2.设计框图
图一.交通灯控制系统的原理框图
图二.交通灯控制器的流程图
脉冲发生
器 控制器 译码器
甲车信号灯
乙车信号灯
定时器
1．设计思路：
在某一十字路口交叉地带，可设计东西走向的道路为甲车道，南北走向的道路为乙车道。

甲乙车道的交通灯需按交通法则来依次交替运行。

则可设计一个状态循环的逻辑电路。

2．分析系统的逻辑功能：
交通灯控制系统的原理框图如图一所示。

它主要由控制器、定时器、译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成。

秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源，译码器输出两组信号灯的控制信号，经驱动电路后驱动信号灯工作，控制器是系统的主要部分，由它控制定时器和译码器的工作。

图中：
TL: 表示甲车道或乙车道绿灯亮的时间间隔为45秒，即车辆正常通行的时间间隔。

定时时间到，TL=1，否则，TL=0。

TY：表示黄灯亮的时间间隔为5秒。

定时时间到，TY=1，否则，TY=0。

ST：表示定时器到了规定的时间后，由控制器发出状态转换信号。

由它控制定时器开始下个工作状态的定时。

（1）图甲车道绿灯亮，乙车道红灯亮。

表示甲车道上的车辆允许通行，乙车道禁止通行。

绿灯亮足规定的时间隔TL时，控制器发出状态信号ST，转到下一工作状态。

（2）甲车道黄灯亮，乙车道红灯亮。

表示甲车道上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行，乙车道禁止通行。

黄灯亮足规定时间间隔TY时，控制器发出状态转换信号ST，转到下一工作状态。

辆允许通行绿灯亮足规定的时间间隔TL时，控制器发出状态转换信号ST，转到下一工作状态。

（4）甲车道红灯亮，乙车道黄灯亮。

表示甲车道禁止通行，乙车道上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行。

黄灯亮足规定的时间间隔TY时，控制器发出状态转换信号ST，系统又转换到第（1）种工作状态。

交通灯以上4种工作状态的转换是由控制器进行控制的。

设控制器的四种状态编码为00、01、11、10，并分别用S0、S1、S3、S2表示，则控制器的工作状态及功能如图二所示，控制器应送出甲、乙车道红、黄、绿灯的控制信号。

为简便起见，把灯的代号和灯的驱动信号合二为一，并作如下规定：图二的控制器工作状态及功能
控制状态信号灯状态车道运行状态
S0（00）甲绿，乙红甲车道通行，乙车道禁止通行
S1（01）甲黄，乙红甲车道缓行，乙车道禁止通行
S3（11）甲红，乙绿甲车道禁止通行，乙车道通行
S2（10）甲红，乙黄甲车道禁止通行，乙车道缓行
符号含义：
AG=1：甲车道绿灯亮；
BG=1：乙车道绿灯亮；
AY=1：甲车道黄灯亮；
BY=1：乙车道黄灯亮；
AR=1：甲车道红灯亮；
由此得到交通灯控制器的流程图，如图二所示。

设控制器的初始状态为S0（用状态框表示S0），当S0的持续时间小于45秒时，TL=0（用判断框表示TL），控制器保持S0不变。

只有当S0的持续时间等于45秒时，TL=1，控制器发出制态转换信号ST（用条件输出框表示ST），并转换到下一个工作状态。

二、设计步骤和调试过程
1、总体设计电路
2、模块设计和相应模块程序
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
entity traffic1 is
port(clk,sensor1, sensor2, reset : in std_logic;
red1, yellow1, green1, red2, yellow2, green2 : out std_logic);
end traffic1;
type state_t is (st0,st1,st2,st3,st4,st5,st6,st7);
signal state, nextstate : state_t;
begin
update_stae :
process (reset, clk)
begin
if (reset='1') then
state <= st0 ;
elsif clk 'event and clk='1'then
state <= nextstate ;
end if ;
end process;
transitions :
process (state, sensor1, sensor2)
variable
cnt1,cnt2,cnt3,cnt4,cnt5,cnt6,cnt7,cnt8 :integer range 0 to 255;
begin
red1 <='0'; yellow1 <='0'; green1 <= '0';
red2 <='0'; yellow2 <='0'; green2 <= '0';
case state is
green1 <= '1';
red2 <='1';
if sensor2 = sensor1 then
nextstate <= st1;
elsif (sensor1 = '0'and sensor2 = '1') then nextstate<= st2;
else
nextstate <= st0;
end if;
when st1 =>
green1 <= '1';
red2 <= '1';
nextstate <= st2;
when st2 =>
green1 <= '1';
red2 <= '1';
nextstate <= st3;
when st3 =>
yellow1 <= '1';
red2 <= '1';
nextstate <=st4;
red1 <= '1';
green2 <= '1';
if sensor2 = sensor1 then
nextstate <= st5;
elsif (sensor1 = '1'and sensor2 = '0') then nextstate <= st6;
else
nextstate <= st4;
end if;
when st5 =>
red1 <= '1';
green2 <='1';
nextstate <= st6;
when st6 =>
red1 <= '1';
green2 <= '1';
nextstate <= st7;
when st7 =>
red1 <= '1';
yellow2 <= '1';
nextstate <= st0;
end process;
end a;
3、仿真及仿真结果分析
仿真图
三、结论及心得体会
做了一周的课程设计，使我感慨颇多，有关于VHDL方面的，更多的收获是多方面的。

VHDL程序设计也不熟炼，学的东西好像它是它，我是我似的，理论联系不了实际。

以前的汇编语言没学好，一开始的程序这块儿就要令我抓狂了。

后来请教我们班的同学，一起学习。

我觉得我对VHDL的一些知识在这个动手的过程中真的是从无到有增长的。

一段时间里，我应该不会再如此迷惘。

参考资料
[1] 潘松著.EDA技术实用教程(第二版). 北京：科学出版社,2005.
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大庆石油学院课程设计成绩评价表
指导教师：2010年 3 月13 日。