基于plc交通灯控制系统课程设计报告

目录

第一章绪论 (2)

第二章：交通灯控制系统简介 (3)

2.1交通灯控制系统的背景 (3)

2.2 交通灯控制系统的作用 (3)

第三章：交通灯控制系统的设计 (5)

3.1、设计要求 (5)

3.1.1基本要求 (5)

3.1.2附加要求 (5)

3.2 设计思路、状态机变化图 (5)

3.3设计流程 (6)

3.4 设计步骤及程序 (7)

3.5 硬件实现及调试结果 (13)

第四章：课程设计总结 (14)

参考文献 (15)

第一章绪论

EDA是电子设计自动化（Electronic Design Automation）的缩写，。EDA技术就是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，用硬件描述语言HDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。

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：原理图输人，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。

“自顶向下”的设计方法。10年前，电子设计的基本思路还是选用标准集成电路“自底向上”地构造出一个新的系统，这样的设计方法就如同一砖一瓦建造金字塔，不仅效率低、成本高而且容易出错。

所谓数字系统，是指交互式的以离散形式表示的具有存储、传输、处理信息能力的逻辑子系统的集合物。一台数字计算机就是一个最完整的数字系统。显然，数字系统的功能、性能、规模远远超出了一般中小规模数字逻辑电路的范围。基本步骤包括：系统需求分析、算法设计、算法描述、系统结构选择、具体设计、系统仿真与实验。

第二章：交通灯控制系统简介

2.1交通灯控制系统的背景

近年来城市街道车辆大幅度增长，给城市交通带来巨大压力，而街道各十字路口，又是车辆通行的瓶颈所在，研究车辆通行规律，找出提高十字路口车辆通行效率的有效方法，对缓解交通阻塞，提高畅通率具有十分现实的意义。本设计是交通灯控制系统，随着社会的不断的进步，社会的不断发展。交通也日渐复杂，交通的自动化也不断更新，交通的一些指挥系统光靠人来完成是远远不够的，这就需要设计各种交通指挥自动化系统来完成这些复杂的工作。

2.2 交通灯控制系统的作用

交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。为了实现交通道路的管理，力求交通管理先进性、科学化。用可编程控制器实现交通灯管制的控制系统，以及该系统软、硬件设计方法，实验证明该系统实现简单、经济，能够有效地疏导交通，提高交通路口的通行能力。分析了现代城市交通控制与管理问题的现状，结合交通的实际情况阐述了交通灯控制系统的工作原理，给出了一种简单实用的城市交通灯控制系统的PLC设计方案。可编程序控制器在工业自动化中的地位极为重要，广泛的应用于各个行业。随着科技的发展，可编程控制器的功能日益完善，加上小型化、价格低、可靠性高，在现代工业中的作用更加突出。

2.3 交通灯控制系统的构成

图2-1

图2-2

第三章：交通灯控制系统的设计

3.1、设计要求

3.1.1基本要求

1.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、绿三色灯作为两个方向的红、黄、绿灯；

2.南北向为主干道，每次通行时间为30S，东西向为支干道，每次通行时间

为20S；

3.能实现正常的倒计时功能，用两组数码管作为东西、南北向的倒计时显示。

其中，黄灯：5S。

4.能实现特殊状态的功能。按下SP键后，能实现以下特殊功能：

（1）显示倒计时的两组数码管闪烁；

（2）计数器停止计数并保持在原来的状态；

（3）东西、南北路口均显示红灯状态；

（4）特殊状态解除后能继续计数；

5. 能实现全清零功能。按下reset键后，系统实现全清零，计数器由初状态

计数，对应状态的指示灯亮；

6. 用VHDL语言设计上述功能的交通灯控制器，并用层次化方法设计该电路；

7. 仿真、验证设计的正确性。

3.1.2附加要求

时钟输入：clkin=1KHz

采用分频器分成：1Hz，然后提供给系统

3.2 设计思路、状态机变化图

交通灯控制器的电路控制原理框图如图3-1所示，主要包括置数器模块、定时计数器模块、主控制器模块和译码器模块。置数器模块将交通灯的点亮时间预

置到置数电路中。计数器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。核心部分是主控制模块。

图3-1 电路控制原理框图

图3-2 状态机变化图

3.3设计流程

由以上要求可以得到该系统的程序流程图如图3-3所示。其中，GA、RA、YA表示A支路的绿灯、红灯、黄灯，GB、RB、YB表示B支路的绿灯、红灯、黄灯，S表示特殊功能按键，T表示计时的时间。

图3-3 程序流程图

3.4 设计步骤及程序

1. 启动QuartusⅡ6.0

2. 编辑文件

单击菜单栏中的File\New命令，打开“Block Diagram\Schematic File”文件。

3. 输入原理图

画出如图3-5所示原理图

图3-5

4 . 输入程序

1）控制部分的设计--ledcontrol.vhd源程序

library ieee;

use ieee.std_logic_1164.all;

use ieee.std_logic_unsigned.all;

entity ledcontrol is

port(reset,clk,urgen:in std_logic;

state :out std_logic_vector(1 downto 0);

sub,set1,set2 :out std_logic);

end ledcontrol;

architecture a of ledcontrol is

signal count: std_logic_vector(6 downto 0);

signal subtemp: std_logic;

begin

sub<=subtemp and (not clk);