一个十字路口的交通灯控制系统-EDA交通灯课程设计

目录

前言 (4)

1设计任务 (4)

2题目分析与整体构思 (4)

2.1交通灯控制器应具备的功能 (4)

2.2实现方案 (4)

3硬件电路设计 (5)

3.1分频器的设计 (5)

3.2控制器的设计 (6)

3.3计数器的设计 (7)

3.4分位译码电路的设计1 (7)

3.5分位译码电路的设计2 (7)

3.6数码管驱动的设计--绿灯和红灯驱动 (8)

3.7数码管驱动的设计--黄灯驱动 (8)

3.8顶层连接文件及仿真 (9)

4程序设计 (10)

4.1分频器的设计 (10)

4.2控制器的设计 (11)

4.3计数器的设计 (13)

4.3.1绿灯计数器的设计 (13)

4.3.2红灯计数器的设计 (14)

4.3.3黄灯计数器的设计 (15)

4.4分位译码电路的设计1 (16)

4.5分位译码电路的设计2 (17)

4.6数码管驱动的设计 (18)

4.6.1红绿灯数码管驱动的设计 (18)

4.6.2黄灯数码管驱动的设计 (19)

5硬件测试 (19)

6引脚锁定 (20)

7心得体会 (21)

8参考文献 (23)

前言

伴随着社会的发展以及人类生活水平的提高,汽车的数量在D 的DEA 技术的发展和应用领域的扩大与深入，EDA 技术在电子信息，通信，自动，控制及计算机应用等领域的重要性日益突出。随着技术市场与人才市场对DEA 的不断的增加,交通的问题日益突出，单单依靠人力来指挥交通已经不可行了,所以，设计交通灯来完成这个需求就显的越加迫切了.为了确保十字路口的行人和车辆顺利、畅通地通过,往往采用电子控制的交通信号来进行指挥。以下就是运用数字电子设计出的交通灯：其中红灯亮,表示该条路禁止通行；黄灯亮表示停车；绿灯亮表示允许通行。

交通管理器工作流程图：

1、设计任务

设计一个十字路口的交通灯控制系统，用实验平台上的LED 发光二极管显示车辆通过的方向（甲车道和乙车道各一组），用数码管显示该方向的亮灯时间。要求：交通灯按正常状态依次点亮红、黄、绿灯，交警可以根据路口车流量的情况分别设置红、绿、黄灯持续点亮的时间。在红、绿灯点亮时，能够显示其点亮持续的时间。

2、题目分析与整体构思

2.1交通灯控制器应具备的功能

设甲车道和乙车道方向的车流量大致相同，因此红、黄、绿灯的时长也相同，考虑到黄灯的作用是警示已过停车线的司机尽快离开路口，而路口总宽度不变，因此将其固定为5 秒，而红灯亮的时间等于绿灯亮的时间加上黄灯亮的时间，因此紧对绿灯点亮时间进行设置就可以同时改变红灯亮的时间，这里将绿灯所能设置的最长时间设置为40 秒即（0

2.2实现方案

2.2.1从题目中计数值与交通灯的亮灭的关系如图（1）所示：

图（1）

2.2.2交通灯控制器系统框图如图 2 所示：

3、硬件电路设计

3.1分频器的设计

分频器实现的是将高频时钟信号转换成低频的时钟信号，用于触发控制器和计数器。该分频器实现的是一千分频，将一千赫兹的时钟信号分频成一赫兹的时钟信号。生成的 Symbol 文件如图 3 和仿真波形如图 4 所示。

图(3)

图（2）

图（4）

3.2 控制器的设计

控制器的作用是根据计数器的计数值及 t1 的输入数据控制发光二极管的亮、灭， 以及输出正计时数值给七段数码管的分位译码电路。本控制器是利用时钟沿的下降沿读取前级计数器的计数值，然后作出反应；生成的实体模块如图 5 和仿真波形如图 6 所示。

3.3 计数器的设计

计数器 1 的计数范围为由 t1 引脚输入。计到t1 后，下一个时钟沿恢复到 0，开始下一轮计数。仿真波形如图当 t1 取 7 时，计数器计数到 7 后清零。实体模块如图 7 和仿真波形如图 8。计数器 2 和计数器 3 的实体模块如图 9 和图 10 所示。

图（5

）

图（7） 图（9） 图（10） 图（6）

图（8）

3.4分位译码电路的设计--1

由于控制器输出的正计时数值可能是 1 位或者 2 位十进制数，因此在七段数码管的译码电路前要加上分位电路（即将其分成 2 个 1 位的十进制数，如40 分成 4 和 0，5 分为0 和5）。

与控制器一样，分位电路同样可以由时钟驱动，也可以设计成纯组合逻辑电路。控制器中，引入了寄存器。本电路中分位电路使用组合逻辑电路实现。生成的实体模块如图 11 及仿真波形如图 12。

图（11）

图（12）

3.5分位译码电路的设计—2

分位译码电路 2 和分位译码电路 1 的功能是一样的，为了区别两个不同的引脚

NumC[3..0]和 NumD[3..0]因此再设计一个电路，只是引脚名的名称不同，如图 13。

图（13）

3.6数码管驱动的设计——绿灯和红灯驱动

要求数码管共阳极连接（共阳极的公共端为低电平时，LED 不亮），在设计中为每个数码管都添加了一个驱动电路，在使用时通过调用模块来实现。本模块设计为时序逻辑电路，采用下降沿触发。实体模块如图 14 和仿真波形如图 15。

图（14）

图（15）

3.7数码管驱动的设计——黄灯驱动

由于黄灯固定时间是 5 秒，因此变化范围是 0 至 5 秒，七段数码管只要能显示 0-5 的数就行了，所以单独用一个数码管驱动。实体模块如图 16 和仿真波形如图 17。