交通灯控制器设计报告

1、交通灯控制器设计报告一设计目的.（1） 初步学习，运用VHDL(Verilog)语言编写模块程序。（2） 巩固课堂所学的组合逻辑电路，时序逻辑电路及其有关的应用，如计数器，分频器等。（3） 提高实践及运用意识。二设计任务及要求.利用EDA/SOPC实验开发平台提供的八位七段管码显示模块以及EP2C35核心板，实现交通灯信号控制器。设交通灯信号控制器用于主干道公路的交叉路口，要求是优先保证主干道的畅通，因此，平时处于“主干道绿灯，支道红灯”状态。 （1）当处于“主干道绿灯，支道红灯”状态： 主干道有车要求通行，支道也有车要求通行时，若主干道通行时间大于等于30秒则切换到“主黄，支红”，4秒后自动

2、切换到“主红，支绿”。 主干道无车要求通行，支道有车要求通行时，立即切换到“主黄，支红”，4秒后自动切换到“主红，支绿”。其它情况保持“主绿，支红”状态。（2）当处于“主干道红灯，支道绿灯”状态： 支道有车要求通行时，保持“主红，支绿”状态，但最多保持30秒然后自动切换到“主红，支黄”状态，4秒后自动切换到“主绿，支红”状态。 支道无车要求通行时，立即切换到“主红，支黄”状态，4秒后自动切换到“主绿，支红”状态。（3）利用八位七段管码显示模块其中的2位实现时间显示。（4）扩展要求：自主设计（如改变时间显示方式，丰富控制逻辑等）三设计原理及方案.1.总体设计框图 2.原理概述：（1）由于主干道，

3、支干道的交通灯均在绿，黄，红三种状态之间有顺序的转换，组合共有四种。所以，利用状态机按照设定的条件实现“主绿，支红” 、“主黄，支红” 、“主红，支绿”、“主红，支黄”4种状态之间的切换。(2)因为红黄绿灯之间转换有时间限制，所以要有计数器，可用七段数码管显示模块，由于时间是两位数，所以只需要八位七段管码显示模块其中的2位实现时间显示。(3)由于实验室提供的基准频率为50MHZ,所以得用分频器得到所需要的频率。 四电路设计及实现. （1）各模块设计程序及模块图：1定时器 定时器由系统秒脉冲和同步计数器构成。时钟脉冲上升沿到来时，在控制信号ST的作用下，计数器从零开始计数，并向控制器提供模M25

4、、M5信号，即TL、TY。定时器框图如下。器件：计数器选用74LS161或74LS163及门电路若干。定时器由与系统秒脉冲（由时钟脉冲产生器提供）和计数器构成，要求计数器在状态信号ST作用下，首先清零，然后在时钟脉冲上升沿作用下，计数器从零开始进行增1计数，向控制器提供模5的定时信号TY和模25的定时信号TL。 控制器控制器是交通管理的核心，它应该能够按照交通管理规则控制信号灯工作状态的转换。根据ASM图可得状态表如表1-1。选用两个D触发器FF1、FF0为时序寄存器产生 4种状态，控制器状态转换的条件为TL和TY，当控制器处于Qn1Q0n 00状态时，如果TL 0，则控制器保持在00状态；如

5、果，则控制器转换到Q1n+1Q0n+1 01状态。这两种情况与条件TY无关，所以用无关项X表示。其余情况依次类推，同时表中还列出了状态转换信号ST。 状态转换信号Q1nQ0nTLTYQ1n+1Q0n+1ST000X000001X01101X001001X1111110X110111X10110X010010X1001输 入输 出现态状态转换条件次态 交通灯控制器状态图根据状态转换表可以推出状态方程和ST信号方程，其方法是：将Q1n+1Q0n+1和 ST为1的项所对应的输人或状态转换条件变量相与，其中1用原变量表示，0用反变量表示，然后将各与项相或，即可得到下面的方程： 根据以上方程，选用数据选

6、择器 74LS153来实现每个D触发器的输入函数，将触发器的现态值Qn1Q0n加到74LS153的数据选择输入端作为控制信号即可实现控制器的功能。控制器的逻辑图如图所示。器件：74ls74（D触发器）、74ls153（双四选一数据选择器）3译码器系统输出是在Q1Q0驱动下的六个信号灯，各状态与信号灯的关系由下表出。状态AG AY ARBG BY BR001 0 0 0 0 1010 1 0001100 0 1100110 0 1010译码器状态图由上表得到灯光信号与控制器状态变量的关系为: 器件:选用74LS138或74LS139（2）总体原理图：（3）管脚对应表 信号名称对应FPGA管脚名说

7、明50MHzL1基准时钟AG6七段数码管aBG7七段数码管bCH3七段数码管cDH4七段数码管dEH5七段数码管eFH6七段数码管fGJ4七段数码管gSEL0G5数码管选择控制端0SEL1G3数码管选择控制端1SEL2F4数码管选择控制端2R1D3主干道红灯Y1D4主干道黄灯G1D5主干道绿灯R2E3支道红灯Y2E4支道黄灯G2F3支道绿灯K1E15主干道通车请求开关K2B14支道通车请求开关五心得体会 在此次的课程设计中，我遇到了很多的问题，对于现在缺乏实践经验的我们来说，这是一个艰苦的过程。因为刚开始接触，可能对某些芯片及其用法不甚了解，于是，要在电路设计的环节，花费时间很多时间。但是如果自己通过翻阅资料，或者请教老师同学，努力了也坚持了下来，那么所掌握的，就不仅仅是课本上的简单理论，而是丰富的实践经验，这些经验对于以后的工作或学习将有很大的帮助。 我认识到态度要端正，作风要严谨。对