交通灯控制器剖析

目录前 言 1第一章 设计任务 2第二章 题目分析与整体构思 3(1) 该交通灯控制器应具备的功能 3(2) 实现方案 3第三章 硬件电路设计 4（1）交通控制器。 4（2）5秒定时控制单元 4（3）45秒定时控制单元 4（4）25秒定时控制单元 4（5）显示控制单元 4（6）显示译码器单元 5（7）交通灯控制器的顶层文件连接图 5第四章 程序设计 6（1）交通灯控制器 VHDL源程序 6（2）45秒定时单元的 VHDL源程序 8（3）5秒定时单元的VHDL源程序 10（4）25秒定时单元的 VHDL源程序 11（5）显示控制单元的 VHDL源程序 12（6）显示译码器单元的 VHDL源程序： 13第五章 仿真波形图 15（1）交通灯控制器仿真波形图 15（2）45秒定时单元仿真波形图 15（3）5秒定时单元仿真波形图 15（4）25秒定时单元仿真波形图 16（5）显示控制单元仿真波形图 16（6）显示译码器仿真波形图 16第六章 交通控制器的内部逻辑结构原理图 17第七章 心得体会 20参考文献 210SOPC/EDA综合课程设计——交通灯控制器前 言当前，大量的信号灯电路正向着数字化、小功率、多样化、方便人、车、路三者关系的协调，多值化方向发展随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。，这些城市纷纷修建城市高速道路，在高速道路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。然而，随着交通量的快速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市高速道路在构造上的特点，也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路与普通道路耦合处交通状况的制约。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统最重要的组成部分。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。1第一章 设计任务十字路口交通信号的控制系统既适用于十字路口汽车行驶的交通控制 ,也适用于行人自助通过道路的交通管理。由一条主干道和一条支干道的汇合点形成的十字交叉路口的交通灯控制器，具体要求如下：主、支干道各设有一个绿、黄、红指示灯，两个显示数码管。主干道处于常允许通行状态，而支干道有车来才允许通行。(3)当主、支道均有车时，两者交替允许通行，主干道每次放行 45s，支干道每次放行25s，在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中，要亮5s的黄灯作为过渡，并进行减计时显示。2SOPC/EDA综合课程设计——交通灯控制器第二章 题目分析与整体构思该交通灯控制器应具备的功能设东西和南北方向的车流量大致相同，因此红、黄、绿灯的时长也相同，定为红灯45sec，黄灯5sec，绿灯40sec，同时用数码管指示当前状态（红、黄、绿）剩余时间。另外，设计一个紧急状态，当紧急状态出现时，两个方向都禁止通行，指示红灯。紧急状态解除后，重新计数并指示时间。实现方案从题目中计数值与交通灯的亮灭的关系如图所示主干道方向 支干道方向RaYaGa RbYbGb clkcaresetcb 控 制 器主干道通行 支干道通行 黄灯亮定时器1 定时器2 定时器33第三章 硬件电路设计（1）交通控制器。JTDKZCLK MRSM MYSB MGBRBYBGinst（2）5秒定时控制单元CNT05SCLK DOUT5[7..0]EN05MEN05Binst（3）45秒定时控制单元CNT45SSB DOUT45M[7..0]CLK DOUT45B[7..0]EN45inst（4）25秒定时控制单元CNT25SSB DOUT25M[7..0]SM DOUT25B[7..0]CLKEN25inst（5）显示控制单元4SOPC/EDA综合课程设计——交通灯控制器XSKZEN45DOUTM[7..0]EN25DOUTB[7..0]EN05MEN05BAIN45M[7..0]AIN45B[7..0]AIN25M[7..0]AIN25B[7..0]AIN05[7..0]inst（6）显示译码器单元YMQAIN4[3..0] DOUT7[6..0]inst（7）交通灯控制器的顶层文件连接图（1）、交通灯控制器 JTDKZ的VHDL源程序--JTDKZ.VHD5第四章 程序设计（1）交通灯控制器 VHDL源程序LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITYJTDKZISPORT(CLK,SM,SB:INSTD_LOGIC;MR,MY,MG,BR,BY,BG:OUTSTD_LOGIC);ENDENTITYJTDKZ;ARCHITECTUREARTOFJTDKZISTYPESTATE_TYPEIS(A,B,C,D);SIGNALSTATE:STATE_TYPE;BEGINCNT:PROCESS(CLK)ISVARIABLES:INTEGERRANGE0TO45;VARIABLECLR,EN:BIT;BEGINIF(CLK'EVENTANDCLK='1')THENIFCLR='0'THEnS:=0;ELSIFEN='0'THENS:=S;ELSES:=S+1;ENDIF;CASESTATEISWHENA=>MR<='0';MY<='0'; MG<='1';BR<='1';BY<='0';BG<='0';IF(SBANDSM)='1'THENIFS=45THENSTATE<=B;CLR:='0';EN:='0';ELSESTATE<=A;CLR:='1';EN:='1';ENDIF;6SOPC/EDA综合课程设计——交通灯控制器ELSIF(SBAND(NOTSM))='1'THENSTATE<=B;CLR:='0';EN:='0';ELSESTATE<=A;CLR:='1';EN:='1';ENDIF;WHENB=>MR<='0';MY<='1';MG<='0';BR<='1';BY<='0';BG<='0';IFS=5THENSTATE<=C;CLR:='0';EN:='0';ELSESTATE<=B;CLR:='1';EN:='1';ENDIF;WHENC=>MR<='1';MY<='0';MG<='0';BR<='0';BY<='0';BG<='1';IF(SMANDSB)='1'THENIFS=25THENSTATE<=D;CLR:='0';EN:='0';ELSESTATE<=C;CLR:='1';EN:='1';ENDIF;ELSIFSB='0'THENSTATE<=D;CLR:='0';EN:='0';ELSESTATE<=C;CLR:='1';EN:='1';ENDIF;WHEND=>MR<='1';MY<='0'; MG<='0';BR<='0';BY<='1';BG<='0';IFS=5THENSTATE<=A;CLR:='0';EN:='0';ELSESTATE<=D;CLR:='1';EN:='1';ENDIF;7ENDCASE;ENDIF;ENDPROCESSCNT;ENDARCHITECTUREART;（2）45秒定时单元的VHDL源程序LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITYCNT45SISPORT(SB,CLK,EN45:INSTD_LOGIC;DOUT45M,DOUT45B:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0));ENDENTITYCNT45S;ARCHITECTUREARTOFCNT45S ISSIGNALCNT6B:STD_LOGIC_VECTOR(5DOWNTO0);BEGINPROCESS(SB,CLK,EN45)ISBEGINIFSB='0'THENCNT6B<=CNT6B-CNT6B-1;ELSIF(CLK'EVENTANDCLK='1')THENIFEN45='1'THENCNT6B<=CNT6B+1;ELSIFEN45='0'THENCNT6B<=CNT6B-CNT6B-1;ENDIF;ENDIF;ENDPROCESS;PROCESS(CNT6B)ISBEGINCASECNT6BISWHEN"000000"=>DOUT45M<="01000101";DOUT45B<="01010000";WHEN"000001"=>DOUT45M<="01000100";DOUT45B<="01001001";WHEN"000010"=>DOUT45M<="01000011";DOUT45B<="01001000";WHEN"000011"=>DOUT45M<="01000010";DOUT45B<="01000111";WHEN"000100"=>DOUT45M<="01000001";DOUT45B<="01000110";WHEN"000101"=>DOUT45M<="01000000";DOUT45B<="01000101";WHEN"000110"=>DOUT45M<="00111001";DOUT45B<="01000100";WHEN"000111"=>DOUT45M<="00111000";DOUT45B<="01000011";8SOPC/EDA综合课程设计——交通灯控制器WHEN"001000"=>DOUT45M<="00110111";DOUT45B<="01000010";WHEN"001001"=>DOUT45M<="00110110";DOUT45B<="01000001";WHEN"001010"=>DOUT45M<="00110101";DOUT45B<="01000000";WHEN"001011"=>DOUT45M<="00110100";DOUT45B<="01101001";WHEN"001100"=>DOUT45M<="00110011";DOUT45B<="00111000";WHEN"001101"=>DOUT45M<="00110010";DOUT45B<="00110111";WHEN"001110"=>DOUT45M<="00110001";DOUT45B<="00110110";WHEN"001111"=>DOUT45M<="00110000";DOUT45B<="00110101";WHEN"010000"=>DOUT45M<="00101001";DOUT45B<="00110100";WHEN"010001"=>DOUT45M<="00101000";DOUT45B<="00110011";WHEN"010010"=>DOUT45M<="00100111";DOUT45B<="00110010";WHEN"010011"=>DOUT45M<="00100110";DOUT45B<="00110001";WHEN"010100"=>DOUT45M<="00100101";DOUT45B<="00110000";WHEN"010101"=>DOUT45M<="00100100";DOUT45B<="00101001";WHEN"010110"=>DOUT45M<="00100011";DOUT45B<="00101000";WHEN"010111"=>DOUT45M<="00100010";DOUT45B<="00100111";WHEN"011000"=>DOUT45M<="00100001";DOUT45B<="00100110";WHEN"011001"=>DOUT45M<="00100000";DOUT45B<="00100101";WHEN"011010"=>DOUT45M<="00011001";DOUT45B<="00100100";WHEN"011011"=>DOUT45M<="00011000";DOUT45B<="00100011";WHEN"011100"=>DOUT45M<="00010111";DOUT45B<="00100010";WHEN"011101"=>DOUT45M<="00010110";DOUT45B<="00100001";WHEN"011110"=>DOUT45M<="00010101";DOUT45B<="00100000";WHEN"011111"=>DOUT45M<="00010100";DOUT45B<="00011001";WHEN"100000"=>DOUT45M<="00010011";DOUT45B<="00011000";WHEN"100001"=>DOUT45M<="00010010";DOUT45B<="00010111";WHEN"100010"=>DOUT45M<="00010001";DOUT45B<="00010110";WHEN"100011"=>DOUT45M<="00010000";DOUT45B<="00010101";WHEN"100100"=>DOUT45M<="00001001";DOUT45B<="00010100";WHEN"100101"=>DOUT45M<="00001000";DOUT45B<="00010011";WHEN"100110"=>DOUT45M<="00000111";DOUT45B<="00010010";WHEN"100111"=>DOUT45M<="00000110";DOUT45B<="00010001";WHEN"101000"=>DOUT45M<="00000101";DOUT45B<="00010000";WHEN"101001"=>DOUT45M<="00000100";DOUT45B<="00001001";9WHEN"101010"=>DOUT45M<="00000011";DOUT45B<="00001000";WHEN"101011"=>DOUT45M<="00000010";DOUT45B<="00000111";WHEN"101100"=>DOUT45M<="00000001";DOUT45B<="00000110";WHENOTHERS=>DOUT45M<="00000000";DOUT45B<="00000000";ENDCASE;ENDPROCESS;ENDARCHITECTUREART;（3）5秒定时单元的VHDL源程序LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITYCNT05SISPORT(CLK,EN05M,EN05B:INSTD_LOGIC;DOUT5:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0));ENDENTITYCNT05S;ARCHITECTUREARTOFCNT05SISSIGNALCNT3B:STD_LOGIC_VECTOR(2DOWNTO0);BEGINPROCESS(CLK,EN05M,EN05B)ISBEGINIF(CLK'EVENTANDCLK='1')THENIFEN05M='1'OREN05B='1'THENCNT3B<=CNT3B+1;ELSECNT3B<="000";ENDIF;ENDIF;ENDPROCESS;PROCESS(CNT3B)ISBEGINCASECNT3BISWHEN"000"=>DOUT5<="00000101";WHEN"001"=>DOUT5<="00000100";WHEN"010"=>DOUT5<="00000011";10SOPC/EDA综合课程设计——交通灯控制器WHEN"011"=>DOUT5<="00000010";WHEN"100"=>DOUT5<="00000001";WHENOTHERS=>--DOUT5<="00000000";ENDCASE;ENDPROCESS;ENDARCHITECTUREART;（4）25秒定时单元的VHDL源程序--CNT25S.VHDLIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITYCNT25SISPORT(SB,SM,CLK,EN25:INSTD_LOGIC;DOUT25M,DOUT25B:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0));ENDENTITYCNT25S;ARCHITECTUREARTOFCNT25SISSIGNALCNT5B:STD_LOGIC_VECTOR(4DOWNTO0);BEGINPROCESS(SB,SM,CLK,EN25)ISBEGINIFSB='0'ORSM='0'THENCNT5B<=CNT5B-CNT5B-1;ELSIF(CLK'EVENTANDCLK='1')THENIFEN25='1'THENCNT5B<=CNT5B+1;ELSIFEN25='0'THENCNT5B<=CNT5B-CNT5B-1;ENDIF;ENDIF;ENDPROCESS;PROCESS(CNT5B)ISBEGINCASECNT5BISWHEN"00000"=>DOUT25B<="00100101";DOUT25M<="00110000";WHEN"00001"=>DOUT25B<="00100100";DOUT25M<="00101001";11WHEN"00010"=>DOUT25B<="00100011";DOUT25M<="00101000";WHEN"00011"=>DOUT25B<="00100010";DOUT25M<="00100111";WHEN"00100"=>DOUT25B<="00100001";DOUT25M<="00100110";WHEN"00101"=>DOUT25B<="00100000";DOUT25M<="00100101";WHEN"00110"=>DOUT25B<="00011001";DOUT25M<="00100100";WHEN"00111"=>DOUT25B<="00011000";DOUT25M<="00100011";WHEN"01000"=>DOUT25B<="00010111";DOUT25M<="00100010";WHEN"01001"=>DOUT25B<="00010110";DOUT25M<="00100001";WHEN"01010"=>DOUT25B<="00010101";DOUT25M<="00100000";WHEN"01011"=>DOUT25B<="00010100";DOUT25M<="00011001";WHEN"01100"=>DOUT25B<="00010011";DOUT25M<="00011000";WHEN"01101"=>DOUT25B<="00010010";DOUT25M<="00010111";WHEN"01110"=>DOUT25B<="00010001";DOUT25M<="00010110";WHEN"01111"=>DOUT25B<="00010000";DOUT25M<="00010101";WHEN"10000"=>DOUT25B<="00001001";DOUT25M<="00010100";WHEN"10001"=>DOUT25B<="00001000";DOUT25M<="00010011";WHEN"10010"=>DOUT25B<="00000111";DOUT25M<="00010010";WHEN"10011"=>DOUT25B<="00000110";DOUT25M<="00010001";WHEN"10100"=>DOUT25B<="00000101";DOUT25M<="00010000";WHEN"10101"=>DOUT25B<="00000100";DOUT25M<="00001001";WHEN"10110"=>DOUT25B<="00000011";DOUT25M<="00001000";WHEN"10111"=>DOUT25B<="00000010";DOUT25M<="00000111";WHEN"11000"=>DOUT25B<="00000001";DOUT25M<="00000110";WHENOTHERS=>DOUT25B<="00000000";DOUT25M<="00000000";ENDCASE;ENDPROCESS;ENDARCHITECTUREART;（5）显示控制单元的 VHDL源程序--XSKZ.VHDLIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITYXSKZISPORT(EN45,EN25,EN05M,EN05B:INSTD_LOGIC;AIN45M,AIN45B:INSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0);12SOPC/EDA综合课程设计——交通灯控制器AIN25M,AIN25B,AIN05:INSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0);DOUTM,DOUTB:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0));ENDENTITYXSKZ;ARCHITECTUREARTOFXSKZISBEGINPROCESS(EN45,EN25,EN05M,EN05B)ISBEGINIFEN45='1'THENDOUTM<=AIN45M(7DOWNTO0);DOUTB<=AIN45B(7DOWNTO0);ELSIFEN05M='1'THENDOUTM<=AIN05(7DOWNTO0);DOUTB<=AIN05(7DOWNTO0);ELSIFEN25='1'THENDOUTM<=AIN25M(7DOWNTO0);DOUTB<=AIN25B(7DOWNTO0);ELSIFEN05B='1'THENDOUTM<=AIN05(7DOWNTO0);DOUTB<=AIN05(7DOWNTO0);ENDIF;ENDPROCESS;ENDARCHITECTUREART;（6）显示译码器的 VHDL源程序：--YMQ.VHDLIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITYYMQISPORT(AIN4:INSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);DOUT7:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(6DOWNTO0));ENDENTITYYMQ;ARCHITECTUREARTOFYMQISBEGINPROCESS(AIN4)ISBEGINCASEAIN4ISWHEN"0000"=>DOUT7<="0111111";WHEN"0001"=>DOUT7<="0000110";WHEN"0010"=>DOUT7<="1011011";13WHEN"0011"=>DOUT7<="1001111";WHEN"0100"=>DOUT7<="1100110";WHEN"0101"=>DOUT7<="1101101";WHEN"0110"=>DOUT7<="1111101";WHEN"0111"=>DOUT7<="0000111";WHEN"1000"=>DOUT7<="1111111";WHEN"1001"=>DOUT7<="1101111";WHENOTHERS=>DOUT7<="0000000";ENDCASE;ENDPROCESS;ENDARCHITECTU