EDA交通灯控制器+函数信号发生器+乐曲演奏电路

EDA课程设计

题目一：交通灯控制器VHDL的设计

题目二：智能函数发生器

题目三：乐曲硬件演奏电路的VHDL设计

专业：通信工程

班级：通信084班

一、设计题目：交通灯控制器VHDL的设计

二、设计目标

1、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。

2、红、绿、黄发光二极管作信号灯，。

3、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。

4、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。

5、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。

三、设计原理

主系统由三个模块组成，jtd.vhd为顶层文件，其内部包含三个功能模块模块：信号灯主控模块（moore.vhd）、减法计数器模块（jishu.vhd）、译码器模块（led7s.vhd）。

1、选择1HZ时钟脉冲作为系统时钟。

2、45秒、25秒、5秒定时信号用倒计时，计时起始信号由主控电路给出，每当计满所需时间，即向主控电路输出“时间到”信号，转换信号灯状态，由主控电路启、闭三色信号灯

显示结果：十字路口的交通灯控制信号由主控电路给出，能显示十字路口东西、南北两个方向的红、黄、绿灯的指示状态。用两组红、黄、绿三种颜色的灯分别作为东西、南北两个方向的红、黄、绿灯，变化规律为：东西绿灯亮，南北红灯亮→东西黄灯亮，南北红灯亮→东西红灯亮、南北绿灯亮→东西红灯亮，南北黄灯亮→东西绿灯亮，南北红灯亮….，这样依次循环。

东西方向是主干道车道，南北方向是支干道车道，要求两条交叉道路上的车辆交替运行，主干道每次通行时间都设为45秒，支干道每次通行时间都设为25秒。

在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5秒钟，才能变换运行车道。要求交通灯控制器有复位功能，在复位信号使能的情况下能够实现交通灯的自动复位，并且要求所有交通灯的状态变化，包括复位信号引起的均发生时钟脉冲的上升沿处。

clk jishu:u2:c1

rst

c_st.s2dinh0[2]green_east1

green_north1

ld0red_east1red_north1y ellow_east1y ellow_north1

clk

moore:u1:c_st.s2moore:u1:dinh0[2]moore:u1:ld0

c1qa[0..3]qb[0..3]

jishu:u2:qb[0..3]

Mux 0~0Mux 1~0Mux 2~0

Mux 3~0Mux 4~0Mux 5~0Mux 6~0

jishu:u2:qa[0..3]

Mux 0~0Mux 1~0Mux 2~0Mux 3~0Mux 4~0Mux 5~0Mux 6~0

jishu:u2

led7s:u3

clk

green_east green_north red_east red_north rst

yellow_east yellow_north

one_east[0..6]

one_north[0..6]

ten_east[0..6]

ten_north[0..6]

led7s:u4

moore:u1

四、设计内容

1.信号灯主控模块moore.vhd

设计一个Morre 型状态机，是一个4状态的状态机，输出ld0控制减法计数器，在减法计数器减计数到6或1时，计数器输出1，将计数器的输出输入到Moore 型状态机c0中来实现状态机的输入控制，再通过状态机的输出来控制计数器的计数值。即原理相同于S0为东西方向的绿灯控制及南北方向的红灯控制，计数时间为45秒；S1为东西方向黄灯控制及南北方向的红灯控制，计数时间为5秒；S2为南北方向的绿灯控制及东西方向的红灯控制，计数时间为25秒；S3为南北方向的黄灯及东西方向的红灯控制，计数时间为5秒。状态图如下：

clk0

rst0

c0

ld0

red_east1

green_east1

y ellow_east1

red_north1

green_north1

y ellow_north1

dinl0[3..0]

dinh0[3..0]

moore

inst

2.减法计数器的设计jishu.vhd

减法计数器设计，用dinh1和dinl1来设置所需要的计数数值，ld1为初始化计数数值，当减法计数器减到设置的6或1时，C1输出为1，其他时间均为0。Qh1和ql1为计数器的计数输出。

clk1

ld1

dinl1[3..0]

dinh1[3..0]

ql1[3..0]

qh1[3..0]

c1

jishu

inst1

3.译码器的设计led7s.vhd

译码器是一个简单的LED的显示的译码，为4—7译码器。

a[3..0]led7s[6..0]

led7s

inst2

五、仿真结果

clk0:1Hz时钟输入

rst0：复位端

c0：状态机输入控制信号

ld0输出计数控制信号

dinh0，dinl0：输出高低位计数值

red_east1等：红黄绿灯控制信号

clk1：1Hz时钟输入

ld1：计数控制信号

dinh1，dinl1：输入高低位计数值

qh1，ql1：输出高低位计数值

c1：输出状态机控制信号

a：译码输入信号

led7s：译码输出信号