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1、EDA课程设计课程设计 简易交通灯控制器的设计EDA课程设计设计题目：交通灯控制器的设计交通灯控制器的设计l目前我国城市交通现状：目前我国城市交通现状：l城市道路交叉口是城市道路网络的基本节点。目前，大部分无控制的十字都存在高峰小时车流混乱、车速缓慢、延误情况严重、事故多发、通行能力和服务水平低下等问题。特别是随着城市车流量的快速增长，城市无控制道路交叉口的交通压力越来越大。交通灯控制器的设计l因此，设计一个具有自动控制功能的交通灯，对改善和缓解一个城市拥堵和混乱的交通状况起着重要的作用！交通灯控制器的设计l设计说明设计说明l本设计是基于EDA技术的交通灯控制器的设计。该设计通过用数字信号自动
2、控制十字路口交通灯状态转换的方法,指挥各种车辆和行人安全通行,实现十字路口交通管理的自动化。在本次课程设计里，用VHDL语言为基础来实现设计交通控制信号灯，在Quartus II软件完成其仿真，实现各个路口上红绿灯转换。交通灯控制器的设计l设计任务及要求设计任务及要求 l1.设计一个用于十字路口的交通灯控制器。能显示十字路口东西、南北两个方向的红、黄、绿的指示状态。l2.用两组数码管作为东西和南北方向的倒计时显示，各道路上每次放行（绿灯）25 s，在每次由绿灯变成红灯的转换过程中，要绿灯闪烁3s，亮黄灯5s作为其过渡。交通灯控制器的设计l特殊功能的实现特殊功能的实现 例如消防车、救护车或其他需
3、要优先放 行的车辆通过时实现下列功能,这一点很 重要。特殊状态的功能l能实现总体清零功能。能实现总体清零功能。按清零键后，系统实现总体清零，计数器由初始状态计数，对应状态的指示灯亮。l显示倒计时的两组数码管闪烁。显示倒计时的两组数码管闪烁。l特殊状态解除后能继续计数特殊状态解除后能继续计数。设计方案的对比l方案一方案一 采用VHDL语言直接编写，实现交通灯指挥功能。但此方案编写复杂且困难，开发时间较长。编译后，不便读懂，找出错误很困难。设计方案的对比l方案二方案二 采用模块层次化设计，将此设计分为四个模块：计时模块，状态控制模块，信号灯显示模块，数码扫描显示模块。将四个模块再分别用VHDL语言
4、编写成，做成原理图模块，用原理图输入法做整个设计的顶层文件。此方案设计方便、简单，方法易懂、易操作，也易于寻找程序中的错误，故我们采用此方案。总体设计框图各模块的功能说明l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，其中计数器经过扫描电路以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LED灯的状态以及计数器的计数、暂停计数。l分频器可以分出标准的1Hz频率信号以及扫描所需要频率信号。l总体框图中，reset为复位（清零）信号，urgen为特殊状态信号。功能模块说明交通灯控制器的信号说明交通灯控制器的信号说明lreset：系统复位；lclk:计时和闪烁频率lclk1:扫描
5、频率；lurgen:紧急情况既特殊状态信号，高电平代表紧急情况出现；lstate:状态变化信号，00代表东西绿灯，南北红灯；01代表东西黄灯，南北红灯；10代表东西红灯，南北绿灯；11代表东西红灯，南北黄灯；lsub1,sub2:东西和南北方向的计数器减1信号；lset1,set2:东西和南北方向的计数器置数信号；lsetg1,setg2:东西和南北方向的绿灯闪烁信号；lr1,g1,y1:代表东西方向的红灯、绿灯和黄灯；lled1:代表东西方向的倒计时显示；lr2,g2,y2:代表南北方向的红灯、绿灯和黄灯；lled2:代表南北方向的倒计时显示；控制模块设计控制模块控制模块 通过对时钟的计数控
6、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同时输出绿灯闪烁控制信号给绿灯闪烁控制模块；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。控制模块l通过源程序的编译得到其生成模块通过源程序的编译得到其生成模块仿真波形l仿真波形如下仿真波形如下输出模块l在正常状态下通过控制模块输出的state状态信号，sub1,sub2 减信号和set1,set2 置数信号控制东西和南北方向的指示灯和计数显示；紧急状态下通过urgen紧急信号，clk时钟信号处理紧急情况，东西和南北方向均输出红灯，计数输出值停止倒计时并不断闪烁。输出模块l生成模块如下输出模块
7、仿真波形如下分频模块的设计 分频模块：分频模块：将时钟信号经过分频得到所需要的信号。LED闪烁控制模块当满足绿灯闪烁条件时，绿灯闪烁。生成模块扫描模块的设计该模块用于产生对数码管的片选信号。顶层文件的生成l将以上各个单元模块仿真成功后，再进行顶层文件的编写。将各个单元模块的变量赋值给顶层文件，从而将各个单元模块连接起来，统一调配，以实现交通灯功能。总体设计电路图课程设计总结l本设计采用VHDL 硬件描述语言文本输入方式,在确立总体预期实现功能的前提下,分层次进行描述,其中所用到的数据均可依现场情况而设置,修改方便灵活。须注意的是,扫描和分频两模拟频率不能太高,否则将无法实现。事实上这也与实际情况相符,因为考虑到道路行使中车速受限因素存在。l数字化时代的到来给人们的生活带来了极大的改变,有理由相信随着数字化的深入,交通灯控制器的功能将日趋完善,而且VHDL 语言对EDA 产生的影响也是深远的,它缩短了电子产品的设计周期,为设计者提供了方便。l总之，通过这次的设计，进一步了解了EDA技术，收获很大，对软件编程、排错调试、相关仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高。致谢感谢老师，批评赐正！祝愿 祝大家假期开心，事事顺心祝大家假期开心，事事顺心.