EDA论文

基于VHDL交通灯控制器的设计

白海艳

(陕西理工学院物理学院电子信息科学与技术101班陕西汉中 723000)

指导老师：卢超

摘要设计了一种基于VHDL的交通灯控制器，系统主要由计数器，置数器，分频器，数据选择器MUX，主控制器以及数码管构成，整个设计主要分为两个模块，控制木块和输出模块，通过对时钟的计数控制运行状态的改变，输出相应的状态变化信息、递减信号和置数信号给输出模块进行显示；出现紧急情况时停止计数和状态的变化，解除紧急状态后继续原来的运行状态。

关键字计数器；VHDL；MUX

VHDL traffic light controller-based design

Bai Haiyan

(Grade10,Class1,Major Electronic Information Science and Technology Department of Physics,Shannxi University of Technology,Hanzhong,723000)

Tutor: Lu Chao

Abstract A VHDL-based traffic light controller, the system mainly by the counter, set, divider, the data selector MUX, the main controller and digital form, the whole design is divided into two modules, control wood block and output modules, controlled by the clock counting operation changes, the corresponding output state change information, the decrement signal and set the number of signals to the output module to display count and status changes; case of an emergency stop, the lifting of the state of emergency continue the running state.

The keyword counter; VHDL; MUX

1 课题背景

随着经济的发展，车辆的急剧增多，城市发展对道路交通的要求越来越高。目前，城市所使用的交通灯控制器一般还是定时控制，对车流不能起到很好的调节作用，无法更好地利用现有道路，在一定程度上，道路交通甚至成了城市发展的瓶颈。对道路交通的改善，无外乎拓宽道路与改进道路设施，提高道路利用率，使交通灯控制系统智能化，无疑是改善城市交通状况的福音。对于拓宽道路，投资甚多，且征用土地在城市中难于实现，因此改善道路交通设施，提高现有道路的利用率不失为解决道路拥塞比较好的方案。

2 EDA概述

电子设计技术的核心就是EDA技术，EDA是指以计算机为工作台，融合应用电子技术、计算机技术、智能化技术最新成果而研制成的电子CAD通用软件包，主要能辅助进行三方面的设计工作，即IC设计、电子电路设计和PCB设计。EDA技术已有30年的发展历程，大致可分为三个阶段。70年代为计算机辅助设计(CAD)阶段，人们开始用计算机辅助进行IC版图编辑、PCB布局布线，取代了手工操作。80年代为计算机辅助工程(CAE)阶段。与CAD相比，CAE除了有纯粹的图形绘制功能外，又增加了电路功能设计和结构设计，并且通过电气连接网络表将两者结合在一起，实现了工程设计。CAE的主要功能是：原理图输入，逻辑仿真，电路分析，自动布局布线，PCB后分析。90年代为电子系统设计自动化(EDA)阶段。

VHDL就是超高速集成电路硬件描述语言。覆盖面广，描述能力强，是一个多层次的硬件描述语言。在VHDL语言中，设计的原始描述可以非常简练，经过层层加强后，最终可成为直接付诸生产的电路或版图参数描述。具有良好的可读性，即容易被计算机接受，也容易被读者理解。使用期长，不会因工艺变化而使描述过时。因为VHDL的硬件描述与工艺无关，当工艺改变时，只需修改相应程序中的属性参数即可。支持大规模设计的分解和已有设计的再利用。VHDL为设计的分解和设计的再利用提供了有力的支持。

3交通灯控制器的设计

3.1设计要求

（1）能够显示十字路口东西、南北两个方向的红、黄、绿的指示状态。用两组红、黄、绿三色灯作为两个方向的红、黄、绿灯。按下SA键时，计时器迅速递增，并按24h循环，计满23h后回00.

（2）能实现正常的倒计时功能。用两组数码管作为东西和南北方向的倒计时显示，显示时间为红灯35s、绿灯50s、黄灯5s。

（3）能实现特殊状态的功能。

①按K1键后，能实现特殊状态功能；

②显示倒计时的两组数码管闪烁；

③计数器停止计数并保持在原来的状态；

④东西、南北、路口均显示红灯状态；

⑤特殊状态解除后能够继续计数。

（4）能实现总体清零功能。按下SB键后，系统实现总清零，计数器由初始状态计数，对应状态的指示灯亮。

（5）用VHDL语言设计符合上述功能要求的交通灯控制器，并用层次设计化方法设计该电路。

（6）控制器、置数器的功能用功能仿真的方法验证，可以通过有关波形确认电路设计是否正确。

3.2设计说明

（1）从电路框图可以看到由减计数器、控制器组成了最基本的电路，其中计数器A、B经过数据选择器MUX82以BCD码输出的形式通过译码器与外部数码管相连；控制器控制革新好等的状态以及计数器置数、暂停计数。

（2）基准频率分屏器可以分出标准的1HZ频率信号，用于减计数器的时钟信号以及控制器内触发器的时钟信号。

（3）MUX82是八位二选一数据选择器，用于特殊情况发生时对显示器闪烁信号的产生。（4）置数器A、B通过控制器的控制对减计数器进行预置。

交通灯控制器和主控框图如下图1和图2所示，各模块电路功能如下：

（图1）主控制器电路框图