交通信號(hào)控制器的設(shè)計(jì)

1、EDA技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目： 交通信號(hào)控制器的設(shè)計(jì) 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 同組人員： 指導(dǎo)教師： 年 月 日EDA技術(shù)課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定成績(jī)?cè)u(píng)定： (百分制)指導(dǎo)教師簽字： 評(píng)閱時(shí)間： 目 錄1 設(shè)計(jì)要求與目的11.1 設(shè)計(jì)要求11.2 設(shè)計(jì)目的12 方案設(shè)計(jì)12.1 設(shè)計(jì)思路12.2 設(shè)計(jì)總體框圖22.3 狀態(tài)分析表33 電路的設(shè)計(jì)33.1 主控模塊的設(shè)計(jì)33.2 計(jì)數(shù)器模塊的設(shè)計(jì)63.3 顯示控制器的設(shè)計(jì)93.4 頂層文件原理圖104 系統(tǒng)仿真115 硬件調(diào)試與結(jié)果分析116 設(shè)計(jì)總結(jié)13參考文獻(xiàn)13交通信號(hào)控制器的設(shè)計(jì)1 設(shè)計(jì)要求與目的1.1 設(shè)計(jì)要求 用EDA設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的交通

2、燈控制器，具有如下功能： （1）設(shè)計(jì)一個(gè)交通信號(hào)燈控制器，由一條主干道和一條支干道匯合成十字路口，在每個(gè)入口處設(shè)置紅、綠、黃三色信號(hào)燈，紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行，黃燈亮則給行駛中的車輛有時(shí)間停在禁行線外。 （2）用紅、綠、黃發(fā)光二極管作信號(hào)燈，用傳感器或邏輯開關(guān)作檢測(cè)車輛是否到來的信號(hào)。 （3）主干道處于常允許通行的狀態(tài)，支干道有車來時(shí)才允許通行。主干道亮綠燈時(shí)，支干道亮紅燈；支干道亮綠燈時(shí)，主干道亮紅燈。 主、支干道均有車時(shí)，兩者交替允許通行，主干道每次放行45秒，支干道每次放行25秒，設(shè)立45秒、25秒計(jì)時(shí)、顯示電路。 （4）在每次由綠燈亮到紅燈亮的轉(zhuǎn)換過程中，要亮5秒黃燈作為過渡，

3、使行駛中的車輛有時(shí)間停到禁行線外，設(shè)立5秒計(jì)時(shí)、顯示電路。 1.2 設(shè)計(jì)目的 （1）掌握十字路口交通燈控制的設(shè)計(jì)原理，并能夠運(yùn)用VHDL編程語(yǔ)言編寫出實(shí)（2）驗(yàn)程序,進(jìn)一步對(duì)所學(xué)的EDA知識(shí)進(jìn)行掌握與實(shí)際應(yīng)用。 學(xué)會(huì)在MAX+plus 軟件環(huán)境中仿真，熟悉軟件的基本操作和運(yùn)行環(huán)境。 （3）鍛煉自己獲取信息的能力，以及能夠獨(dú)立自主的思考和解決問題的能力。 2 方案設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)思路 （1）主、支干道用傳感器檢測(cè)車輛到來情況，實(shí)驗(yàn)電路用邏輯開關(guān)代替。 （2）45秒、25秒、5秒定時(shí)信號(hào)可用順計(jì)時(shí)，也可用倒計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)起始信號(hào)由主控電路給出，定時(shí)結(jié)束信號(hào)也輸入到主控電路，由主控電路啟、閉三色信號(hào)燈或

4、啟動(dòng)另一計(jì)時(shí)電路。 （3）主控電路是核心，這是一個(gè)時(shí)序電路，其輸入信號(hào)為：車輛檢測(cè)信號(hào)（A，B）； 45秒、25秒、5秒定時(shí)信號(hào)（C，D，E）。其狀態(tài)轉(zhuǎn)化如圖2-1所示：主道有車或支道沒車但45秒未到5秒已到5秒已到主道綠燈亮支道紅燈亮主道無車，支道有車，或主，支道均有車，45秒已到主道紅燈亮支道黃燈亮未過5秒主道黃燈亮支道紅燈亮支道無車，或主支道均有車，25秒已到5秒已到主道紅燈亮支道綠燈亮支道有車，主道無車，或主支道均有車，45秒未到圖 2-1 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖2.2 設(shè)計(jì)總體框圖發(fā)光二極管控制器分頻電路分位電路計(jì)數(shù)器七段數(shù)碼管譯碼電路倒計(jì)時(shí)數(shù)Clk圖2-2 設(shè)計(jì)框圖 具體控制過程為支干道沒有車

5、來，主干道處于常允許通行的狀態(tài)，此時(shí)主干道亮綠燈，支干道亮紅燈，支干道有車來，即主、支干道均有車，兩者交替允許通行，主干道每次放行45秒，支干道每次放行25秒，且在每次由綠燈亮到紅燈亮的轉(zhuǎn)換過程中，要亮5秒黃燈作為過渡。由于主、支干道有45秒和25秒得放行時(shí)間，以及每次由綠燈亮到紅燈亮的轉(zhuǎn)換過程中，要亮5秒黃燈作為過渡，所以設(shè)計(jì)45秒、25秒和5秒計(jì)時(shí)電路，均采用倒計(jì)時(shí)?？紤]到顯示的方便，每個(gè)計(jì)時(shí)電路又由計(jì)數(shù)器和碼型轉(zhuǎn)換電路組成。碼型轉(zhuǎn)換電路是把對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼直接轉(zhuǎn)換成數(shù)碼管顯示時(shí)的碼字，采用數(shù)碼管的靜態(tài)顯示。2.3 狀態(tài)分析表表2-1 狀態(tài)分析表主干道支干道指示燈亮燈時(shí)間指示燈亮燈時(shí)間紅燈亮

6、30s綠燈亮25s紅燈亮黃燈亮5s綠燈亮45s紅燈亮50s黃燈亮5s紅燈亮 3 電路的設(shè)計(jì)3.1 主控模塊的設(shè)計(jì) 由一條主干道和一條支干道匯合成十字路口，在每個(gè)入口處設(shè)置紅、綠、黃、左拐允許四盞信號(hào)燈，紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行，黃燈亮則給行駛中的車輛有時(shí)間停在禁行線外，左拐燈亮允許車輛向左拐彎。信號(hào)燈變換次序?yàn)椋褐髦Ц傻澜惶嬖试S通行，主干道每次放行40S，亮5S紅燈讓行駛中的車輛有時(shí)間停到禁行線外，左拐放行15秒，亮5S紅燈；支干道放行30S，亮5S黃燈，左拐放行15秒，亮5S紅燈，其中主支干道的紅黃綠燈表示如MR、MY、MG、BR、BY、BG。根據(jù)下面源程序生成如圖3-1的控制器元件圖

7、 圖 3-1 控制器元件圖LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY JTDKZ IS PORT(CLK,SM,SB:IN STD_LOGIC; MR,MY,MG,BR,BY,BG:OUT STD_LOGIC); END ENTITY JTDKZ; ARCHITECTURE ART OF JTDKZ IS TYPE STATE_TYPE IS(A,B,C,D); SIGNAL STATE:STATE_TYPE; BEGIN CNT:PROCESS(CLK)IS VARIABLE S:INTEGER RANGE 0 TO 45; VARIA

8、BLE CLR,EN:BIT; BEGIN IF(CLK'EVENT AND CLK='1') THEN IF CLR='0'THEN S:=0; ELSIF EN='0'THEN S:=S; ELSE S:=S+1; END IF; CASE STATE IS WHEN A=>MR<='0'MY<='0'MG<='1' BR<='1'BY<='0'BG<='0' IF(SB AND SM)='

9、1'THEN IF S=45 THEN STATE<=B;CLR:='0'EN:='0' ELSE STATE<=A;CLR:='1'EN:='1' END IF; ELSIF(SB AND (NOT SM)='1'THEN STATE<=B;CLR:='0'EN:='0' ELSE STATE<=A;CLR:='1'EN:='1' END IF; WHEN B=>MR<='0'MY<=

10、'1'MG<='0' BR<='1'BY<='0'BG<='0' IF S=5 THEN STATE<=C;CLR:='0'EN:='0' ELSE STATE<=B;CLR:='1'EN:='1' END IF; WHEN C=>MR<='1'MY<='0'MG<='0' BR<='0'BY<='0'

11、BG<='1' IF(SM AND SB)='1'THEN IF S=25 THEN STATE<=D;CLR:='0'EN:='0' ELSE STATE<=C;CLR:='1'EN:='1' END IF; ELSIF SB='0'THEN STATE<=D;CLR:='0'EN:='0' ELSESTATE<=C;CLR:='1'EN:='1' END IF; WHEN D=>M

12、R<='1'MY<='0'MG<='0' BR<='0'BY<='1'BG<='0' IF S=5 THEN STATE<=A;CLR:='0'EN:='0' ELSE STATE<=D;CLR:='1'EN:='1' END IF; END CASE; END IF; END PROCESS CNT; END ARCHITECTURE ART; 3.2 計(jì)數(shù)器模塊的設(shè)計(jì)這里計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)范

13、圍為045S 。計(jì)到45后,下一個(gè)時(shí)鐘沿回復(fù)到0,開始下一輪計(jì)數(shù)。根據(jù)下面源程序生成如圖3-2的45s計(jì)數(shù)器元件圖，當(dāng)計(jì)數(shù)器及時(shí)45s后，主干道由綠轉(zhuǎn)黃，支干道由紅轉(zhuǎn)綠。圖 3-2 45s計(jì)數(shù)器元件圖LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY CNT45S IS PORT (SB,CLK,EN45:IN STD_LOGIC; DOUT45M,DOUT45B:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); END ENTITY CNT45S; ARCHIT

14、ECTURE ART OF CNT45S IS SIGNAL CNT6B:STD_LOGIC_VECTOR(5 DOWNTO 0); BEGIN PROCESS(SB,CLK,EN45) IS BEGIN IF SB='0' THEN CNT6B<=CNT6B-CNT6B-1; ELSIF(CLK'EVENT AND CLK='1')THEN IF EN45='1' THEN CNT6B<=CNT6B+1; ELSIF EN45='0' THEN CNT6B<=CNT6B-CNT6B-1; END IF;

15、 END IF; END PROCESS; PROCESS(CNT6B)IS BEGIN CASE CNT6B IS WHEN"000000"=>DOUT45M<="00111111"DOUT45B<="00111111" WHEN"000001"=>DOUT45M<="00111111"DOUT45B<="00000110" WHEN"000010"=>DOUT45M<="00111111&quo

16、t;DOUT45B<="01011011" WHEN"000011"=>DOUT45M<="00111111"DOUT45B<="01001111" WHEN"000100"=>DOUT45M<="00111111"DOUT45B<="01100110" WHEN"000101"=>DOUT45M<="00111111"DOUT45B<="0110

17、1101" WHEN"000110"=>DOUT45M<="00111111"DOUT45B<="01111101" WHEN"000111"=>DOUT45M<="00111111"DOUT45B<="00000111" WHEN"001000"=>DOUT45M<="00111111"DOUT45B<="01111111" WHEN"001

18、001"=>DOUT45M<="00111111"DOUT45B<="01101111" WHEN"001010"=>DOUT45M<="00000110"DOUT45B<="00111111" WHEN"001011"=>DOUT45M<="00000110"DOUT45B<="00000110" WHEN"001100"=>DOUT45M<

19、;="00000110"DOUT45B<="01011011" WHEN"001101"=>DOUT45M<="00000110"DOUT45B<="01001111" WHEN"001110"=>DOUT45M<="00000110"DOUT45B<="01100110" WHEN"001111"=>DOUT45M<="00000110"DO

20、UT45B<="01101101" WHEN"010000"=>DOUT45M<="00000110"DOUT45B<="01111101" WHEN"010001"=>DOUT45M<="00000110"DOUT45B<="00000111" WHEN"010010"=>DOUT45M<="00000110"DOUT45B<="01111111

21、" WHEN"010011"=>DOUT45M<="00000110"DOUT45B<="01101111" WHEN"010100"=>DOUT45M<="01011011"DOUT45B<="00111111" WHEN"010101"=>DOUT45M<="01011011"DOUT45B<="00000110" WHEN"010110&

22、quot;=>DOUT45M<="01011011"DOUT45B<="01011011" WHEN"010111"=>DOUT45M<="01011011"DOUT45B<="01001111" WHEN"011000"=>DOUT45M<="01011011"DOUT45B<="01100110" WHEN"011001"=>DOUT45M<=&q

23、uot;01011011"DOUT45B<="01101101" WHEN"011010"=>DOUT45M<="01011011"DOUT45B<="01111101" WHEN"011011"=>DOUT45M<="01011011"DOUT45B<="00000111" WHEN"011100"=>DOUT45M<="01011011"DOUT45

24、B<="01111111" WHEN"011101"=>DOUT45M<="01011011"DOUT45B<="01101111" WHEN"011110"=>DOUT45M<="01001111"DOUT45B<="00111111" WHEN"011111"=>DOUT45M<="01001111"DOUT45B<="00000110&quo

25、t; WHEN"100000"=>DOUT45M<="01001111"DOUT45B<="01011011" WHEN"100001"=>DOUT45M<="01001111"DOUT45B<="01001111" WHEN"100010"=>DOUT45M<="01001111"DOUT45B<="01100110" WHEN"100011"

26、;=>DOUT45M<="01001111"DOUT45B<="01101101" WHEN"100100"=>DOUT45M<="01001111"DOUT45B<="01111101" WHEN"100101"=>DOUT45M<="01001111"DOUT45B<="00000111" WHEN"100110"=>DOUT45M<="

27、01001111"DOUT45B<="01111111" WHEN"100111"=>DOUT45M<="01001111"DOUT45B<="01101111" WHEN"101000"=>DOUT45M<="01100110"DOUT45B<="00111111" WHEN"101001"=>DOUT45M<="01100110"DOUT45B<

28、;="00000110" WHEN"101010"=>DOUT45M<="01100110"DOUT45B<="01011011" WHEN"101011"=>DOUT45M<="01100110"DOUT45B<="01001111" WHEN"101100"=>DOUT45M<="01100110"DOUT45B<="01100110" W

29、HEN OTHERS=>DOUT45M<="00000000"DOUT45B<="00000000" END CASE; END PROCESS; END ARCHITECTURE ART; 3.3 顯示控制器的設(shè)計(jì)根據(jù)從主控制器檢測(cè)的到的路況，從而使不同路況顯示不同時(shí)間，根據(jù)下面源程序生成如圖3-3所示顯示器模塊元件圖，當(dāng)主干道綠燈支干道紅燈時(shí)，顯示器45s計(jì)時(shí)，主干道黃燈支干道紅燈時(shí)，顯示器5s計(jì)時(shí)，當(dāng)主干道紅燈支干道綠燈時(shí)，顯示器25s計(jì)時(shí)，當(dāng)主干道紅燈支干道黃燈時(shí)，顯示器5s計(jì)時(shí)圖3-3 顯示器模塊元件圖LIBRARY IEEE

30、; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY XSKZ IS PORT(EN45,EN25,EN05M,EN05B:IN STD_LOGIC; AIN45M,AIN45B:IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); AIN25M,AIN25B,AIN05:IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); DOUTM,DOUTB:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); END ENTITY XSKZ; ARCHITECTURE ART

31、OF XSKZ IS BEGIN PROCESS(EN45,EN25,EN05M,EN05B)IS BEGIN IF EN45='1'THEN DOUTM<=AIN45M(7 DOWNTO 0);DOUTB<=AIN45B(7 DOWNTO 0); ELSIF EN05M='1'THEN DOUTM<=AIN05(7 DOWNTO 0);DOUTB<=AIN05(7 DOWNTO 0); ELSIF EN25='1'THEN DOUTM<=AIN25M(7 DOWNTO 0);DOUTB<=AIN25B(7 DOWNTO 0); ELSIF EN05B='1'THEN DOUTM<=AIN05(7 DOWNTO 0);DOUTB<=AIN