原理说明文档

1、列表1简介21.1设计目的21.2设计工作22整体设计23详细的设计和实施3三态机器4引言11.1设计目的1.2设计工作1.模拟十字路口的红绿灯工作，使用两组红、黄、绿LED发光二极管作为交通信号设计红绿灯控制器。2.通过在两条道路、一条交通主要道路、一条交通主要道路、主要道路和分支主要道路的交点处设置红色、绿色和蓝色等来执行交通管理。应用程序VHDL硬件描述语言作者；使用软件模拟结果。2整体设计十字路口交通灯控制系统设计任务和要求：该数字系统完成了由东西方向的主干道(a路)和南北方向的分支主干道(b路)组成的交叉点的红绿灯控制。交叉路口的红绿灯控制规则如下：(1)初始状态为4方向的红色信号灯

2、全部亮，时间1s。(2)东西方向的绿灯亮，南北方向的红灯亮。东西方向有车，时间30s。(3)东西方向是黄灯，南北方向是红灯，时间是5s。(4)东西方向的红灯亮，南北方向的绿灯亮。南北方向有车来往，时间20s。(5)东西方向红灯，南北向黄灯亮，时间5s。(6)单击“返回(2)”继续运行。(7)如果发生救护车等紧急事件，警车经过时，按单脉冲按钮，使东、南、西、北四向红灯亮。紧急情况结束后，松开单个脉冲按钮，恢复到中断状态，继续运行。3详细的设计和实施此问题是典型的定时状态机，具有以下6个大状态：S0:所有4路红灯都亮了S1:东，西以绿灯亮，南、北以红灯亮S2:东、西闪黄色等，南、北闪红色等S3:东

3、、西是红灯，南、北是绿灯S4:东、西用红灯闪，南、北用黄灯闪S5:东、西、南、北四个方向的红灯亮状态图如下所示：图3.1状态机状态图S01S1S4S5S2S3此状态机是此设计的核心模块，控制东、西、南、北交通。仔细分析设计要求的话，东西方向的红绿灯状态相同，南北方向的红绿灯状态也相同，所以实际上只需要控制两组红绿灯，因此状态机有6个输出变量，分别控制东西方向、南北方向的红、绿、黄等的幻灭状态。状态机有三个输入变量：复位信号、紧急控制信号和时钟信号。在Vhdl语言中，同一过程中只能有一个时钟，因此必须按级别触发紧急信号。但是，实验需要通过单个脉冲控制紧急信号，为了解决这个矛盾，可以设计输入单个脉

4、冲时输出水平高的边缘触发紧急信号发生器，即进入紧急状态；再输入一个脉冲，输出水平降低，紧急状态解除。要控制单个状态持续的时间，请在状态机上设置计时设备。输入状态机的时钟信号的频率可以设计为1Hz，即脉冲周期为1s。实际测试中，给定实验设备的频率非常大，从Khz到MHz为50MHz，因此只有分频需要计数器。此外，复位信号使用高/低电平控制，高电平使状态机保持东、西、南、北四向红灯亮，低电平使状态机进入状态循环。概括地说，整个设计结构方块图如下：图3.2整体设计方块图Clk是输入时钟(用于计时，拆分计数器后提供)。Reset是重置信号，与计数器的重置信号连接，由一级开关控制。Hold是紧急信号(由

5、紧急信号发生器控制)。输出变量red1、green1和yellow1控制东西方向的红色、绿色和黄色信号灯的打开状态。南北方向由red2、green2和yellow2控制。三态机器状态机用于控制十字路口信号灯的状态变化。在这个模块中，我设计的是异步复位和异步待机(即进入紧急状态)，重置信号在较低的级别有效，紧急信号在较高的级别有效。此外，为了控制个别状态的持续时间，该状态机还设计了用于计时的计数装置。状态SO持续时间为1s，输入状态机的时钟频率为1Hz，即脉冲持续时间为1s，因此在计数0 1时，状态机处于S0状态。同样，计数为1 31时，S1状态。系数31 36内的S2状态。S3状态的计数范围为36 56。S4状态所在的计数范围为56 61。状态机的源代码为：波形图如下所示：初始状态为4方向的红灯将全部亮1秒。然后东、西以绿灯亮，南、北以红灯亮。东西开通，时间30秒