EDA交通灯控制器VHDL设计

1、仅供个人参考EDA课程设计不得用于商业用途题目:交通灯控制器VHDL设计专业 班级 姓名 学号通信工程 通信082 XXX XXXXXXXX设计要求乐曲硬件演奏电路的VHDL 设计要求：1、 设计一个交通信号灯控制器，由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口，在每个入口处设置红、绿、 黄三色信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。2、 红、绿、黄发光二极管作信号灯，。3、 主干道处于常允许通行的状态，支干道有车来时才允许通行。主干道亮绿灯时，支干道亮红灯；支干道亮绿灯时，主干道亮红灯。4、 主、支干道均有车时，两者交替允许通行，主干道每次放行45 秒，支

2、干道每次放行25 秒，设立45 秒、 25 秒计时、显示电路。5、 在每次由绿灯亮到红灯亮的转换过程中，要亮5秒黄灯作为过渡，使行驶中的车辆有时间停到禁行线外，设立5 秒计时、显示电路。教学提示:1、 选择 1HZ 时钟脉冲作为系统时钟。2、 45 秒、25 秒、 5秒定时信号可用顺计时，也可用倒计时，计时起始信号由主控电路给出，每当计满所需时间，即向主控电路输出“时间到”信号，并使计数器清零，由主控电路启、闭三色信号灯或启动另一计时电路。显示结果：设计一个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、绿灯的指示状态。用两组红、黄、绿三种颜色的灯分别作为东西、南北两个方向的

3、红、黄、绿灯，变化规律为：东西绿灯亮，南北红灯亮一东西黄灯亮，南北红灯亮一东西红灯亮、南北绿灯亮一东西红灯亮，南北黄灯亮一东西绿灯亮，南北红灯亮.，这样依次循环。南北方向是主干道车道，东西方向是支干道车道，要求两条交叉道路上的车辆交替运行，主干道每次通行时间都设为45 秒，支干道每次通行时间都设为25秒，时间可设置修改。在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5 秒钟，才能变换运行车道。要求交通灯控制器有复位功能，在复位信号使能的情况下能够实现交通灯的自动复位，并且要求所有交通灯的状态变化，包括复位信号引起的均发生时钟脉冲的上升沿处。设计方案：可选原理图输入法或VHDL 语言，也可以两种方式结合使用。设

4、计报告、设计题目:交通灯控制器VHDL设计二、设计目标：1、设计一个交通信号灯控制器，由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口， 在每个入口处设 置红、绿、黄三色信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间 停在禁行线外。2、红、绿、黄发光二极管作信号灯，。3、主干道处于常允许通行的状态，支干道有车来时才允许通行。主干道亮绿灯时，支干道亮红灯；支干道亮绿灯时，主干道亮红灯。4、主、支干道均有车时，两者交替允许通行，主干道每次放行45秒，支干道每次放行25秒,设立45秒、25秒计时、显示电路。5、在每次由绿灯亮到红灯亮的转换过程中， 要亮5秒黄灯作为过渡，使行驶中的车辆有时

5、间停 到禁行线外，设立5秒计时、显示电路。三、设计原理：设计框图如下页图所示，该交通信号灯控制器由主控电路和计时电路两大部分组成。主控电路是一个单进程Moore 型有限状态机，通过接收定时器发送的“ 时间到 ” 信号以及根据s （用来指示支干道是否有车来，1'表示支干道没有车来，0'支干道有车来）的值进行状态的切换，实现对十字路口东西、南北两个方向的红、黄、绿灯状态的控制。具体控制过程为：当s= 1时，支干道没有车来，主干道处于常允许通行的状态，此时主干道亮绿灯，支干道亮红灯；当s= 0时，支干道有车来，即主、支干道均有车，两者交替允许通行，主干道每次放行 45 秒， 支干道每

6、次放行25 秒， 且在每次由绿灯亮到红灯亮的转换过程中，要亮 5 秒黄灯作为过渡。变化规律为：东西绿灯亮，南北红灯亮 -东西黄灯亮，南北红灯亮-东西红灯亮、南 北绿灯亮东西红灯亮，南北黄灯亮 东西绿灯亮，南北红灯亮.，这样依次循环。由于主、 支干道有45 秒和 25 秒得放行时间，以及每次由绿灯亮到红灯亮的转换过程中，要亮 5 秒黄灯作为过渡，所以设计45 秒、 25 秒和 5 秒计时电路，均采用倒计时。考虑到显示的方便， 每个计时电路又由计数器和码型转换电路组成。码型转换电路是把对应的二进制码直接转换成数码管显示时的码字，采用数码管的静态显示，这样可简化模块设计。设计原理图四、设计内容：1、

7、计时电路由于45秒、25秒和5秒计时电路设计原理一致，仅介绍 45秒计时电路45秒计时电路内部结构图仅供个人参考上图为45秒计时电路内部结构图，很显然是由45进制计数器和码型转换电路组成。选才¥ 1HZ 时钟脉冲作为系统时钟，可实现45s计时。计数输出经码型转换电路后分成十位和个位，送至数 码管显示。2、主控电路主控电路是一个单进程 Moore型有限状态机，其状态转换图如下:每种状态说明如下表:原状态目的状态转换条件状态输出s0s0s=TIedsn<="100001”;c45<='1'c25<='0'c545<=

8、9;0'c525<='0's1s=T且 s45='1's1s1s545='0'Iedsn<="010001”;c45<='0'c25<='0'c545<='1'c525<='0's2s545=Ts2s2s25='0'Iedsn<="001100”;c45<='0'c25<='1'c545<='0'c525<='0'

9、;s3s25='1's3s3s525= 0'ledsn<="001010”;c45<='0'c25<='0'c545<='0'c525<='T;s0s525=T主控电路通过接收计时器发送的 “时间到”信号以及根据s的值进行状态的切换，实现对十字路口东西、南北两个方向的红、黄、绿灯状态的控制和对各个计时器的控制 五、仿真结果：关于仿真结果的说明：1、设计时把东西、南北两个方向的红、黄、绿灯合并成六位宽度的ledsn,四种状态一次对应十进制的33、17、12、10;2、由于计数输

10、出经码型转换电路后分成十位和个位为数码管显示的码型，所以会出现无规 律的十进制数。Q曰 T me BatA第If me乳9tJCLK七1iriBSTtf-e5固 ItdncM10STE可用：却将国赵j啊.6JI科42田乩350S y_s<iutlis='0',支干道有车来，即主、支干道均有车，两者交替允许通行s=T,支干道没有车来，主干道处于常允许通行的状态六、总结：本设计是综合应用状态机的设计性实验，读懂设计目标后，认真分析主干道和乡道的状态转 移同样也十分重要。实践中总结出，先画出状态转换图对状态机的设计有着巨大的帮助作用。仿真后发现设计方案可行，满足设计目标。通过这

11、次设计实验，使我加深对状态机的理解和应用, 熟悉EDA设计软件QuartusII,加强独立完成电子设计的能力。七、附录1、码型转换t2bcd.vhdlibrary ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity t2bcd isport(bins:in std_logic_vector(5 downto 0);H,L:out std_logic_vector(6 downto 0);end;architecture behav of t2bcd isbeginprocess(bins)beginwh

12、en "000001"=>H<="0111111"L<="0000110"case bins iswhen "000000"=>H<="0111111"L<="0111111”;when "000010"=>H<="0111111 "L<="1011011" when "000011 "=>H<="0111111 "L&l

13、t;="1001111 when "000100"=>H<="0111111 "L<="1100110" when "000101 "=>H<="0111111 "L<="1101101 when "000110"=>H<="0111111 "L<="1111101" when "000111 "=>H<="0111111

14、 "L<="0000111 when "001000"=>H<="0111111 "L<="1111111" when "001001 "=>H<="0111111 "L<="1101111" when "001010"=>H<="0000110"L<="0111111" when "001011 "=>H<

15、;="0000110"L<="0000110" when "001100"=>H<="0000110"L<="1011011" when "001101 "=>H<="0000110"L<="1001111 when "001110"=>H<="0000110"L<="1100110" when "001111 &qu

16、ot;=>H<="0000110"L<="1101101 when "010000"=>H<="0000110"L<="1111101" when "010001 "=>H<="0000110"L<="0000111 when "010010"=>H<="0000110"L<="1111111" when "0100

17、11 "=>H<="0000110"L<="1101111" when "010100"=>H<="1011011 "L<="0111111" when "010101 "=>H<="1011011 "L<="0000110" when "010110"=>H<="1011011 "L<="1011011&

18、quot; when "010111 "=>H<="1011011 "L<="1001111"end case;end process;end behav;when "011000"=>H<="1011011 "L<="1100110"when "011001 "=>H<="1011011 "L<="1101101"when "011010"=

19、>H<="1011011 "L<="1111101"when "011011 "=>H<="1011011 "L<="0000111when "011100"=>H<="1011011 "L<="1111111"when "011101 "=>H<="1011011 "L<="1101111"when "0

20、11110"=>H<="1001111 "L<="0111111"when "011111 "=>H<="1001111 "L<="0000110"when "100000"=>H<="1001111 "L<="1011011"when "100001 "=>H<="1001111 "L<="1001111

21、when "100010"=>H<="1001111 "L<="1100110"when "100011 "=>H<="1001111 "L<="1101101"when "100100"=>H<="1001111 "L<="1111101"when "100101 "=>H<="1001111 "L<=&

22、quot;0000111when "100110"=>H<="1001111 "L<="1111111"when "100111 "=>H<="1001111 "L<="1101111"when "101000"=>H<="1100110"L<="0111111"when "101001 "=>H<="1100110&qu

23、ot;L<="0000110"when "101010"=>H<="1100110"L<="1011011"when "101011 "=>H<="1100110"L<="1001111when "101100"=>H<="1100110"L<="1100110"when others=>null;2、45进制计数器cnt45.vhdFor

24、personal use only in study and research; not for commercial uselibrary ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;For personal use only in study and research; not for commercial useentity cnt45 isport(CLK,RST,EN:in stdjogic;CQ:out std_logic_vector(5 downto 0);cout:out stdjogic)

25、;end;architecture behav of cnt45 isbeginprocess(CLK,RST,EN)variable CQI:std_logic_vector(5 downto 0);beginif CLK'event and CLK='r thenif RST='1' then CQI:="101100"elsif EN='1' thenif CQI>0 then CQI:=CQI-1 ;cout<='0'else CQI:="101100"cout<=

26、'1end if;end if;end if;CQ<=CQI;end process;end behav;不得用于商业用途仅供个人参考3、主控电路ctrl.vhd ：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity ctrl isport(CLK,RST,s,s45,s25,s545,s525:in std_logic;c45,c25,c545,c525:out std_logic;ledsn:out std_logic_vector(5 downto 0);end ctrl;architecture body_ctrl of ctr

27、l istype sx is(s0,s1,s2,s3);signal current_state:sx;beginprocess(RST,CLK)beginif RST='1' then current_state<=s0;ledsn<="100001"c45<='1'c25<='0'c545<='0'c525<='0' elsif CLK'event and CLK='1' thencase current_state iswhen

28、s0=>if s='1' then current_state<=s0;elsif s45='1' then current_state<=s1;else current_state<=s0;end if;ledsn<="100001"c45<='1'c25<='0'c545<='0'c525<='0'when s1=>if s545='1' then current_state<=s2;else current_state<=s1;end if;ledsn<="010001"c45<=&