交通灯控制器___EDA课程设计实验报告
目录
1课程设计要求 (3)
2 电路功能描述 (3)
3 设计方案 (3)
4设计原理图 (4)
5 VHDL语言 (4)
6仿真截图 (6)
7心得体会 (11)
8参考文献 (11)
1. 课程设计要求
1.1.红、黄、绿灯分别控制显示；
1.2.每一个状态分别分配一个时间显示（两位十进制，倒计时）；
1.3.符合实际交通规律。
2.电路功能描述
本设计是实现交通灯的控制，模拟实现了红、绿、黄灯指挥交通的功能。本设计适用东西和南北方向的车流量大致相同的路口，红灯显示时间30S，绿灯显示时间25S，黄灯显示时间5S，同时用数码管指示当前的状态（红、绿、黄灯）的剩余时间。当有紧急状况发生时，两个方向都禁止通行，并且显示红灯，当紧急状况解除后，重新计时并且指示时间。
3.设计方案
根据设计要求，需要控制显示红、黄、绿三个灯的亮灭状态及显示的时间。这个设计主要由两部分组成，红黄绿灯的显示模块，显示时间模块。由实际的交通情况可知，东西方向的显示情况是一致的，南北方向的显示情况也是一致，故在设计的时候就只考虑两种状态，将东西方向合成一种，南北方向合成一种。红黄绿灯的显示模块用两组共6个灯显示，时间显示模块用LED数码管显示。
此外，本交通灯控制器设置的红黄绿显示方式是参照一些城市的显示规律，红灯30S，绿灯25S，黄灯5S，同时用数码管指示当前状（红、绿、黄灯）的剩余时间。另外还设有一个紧急状态，当特殊情况发生时，两个方向都禁止通行，指示红灯，紧急状态解除后，重新计时并指示时间。时间采用倒计时的方式显示。
本设计采用VHDL语言编程，描述各个硬件模块实现的功能，使红、黄、绿灯的转换有一个准确的转换顺序和时间间隔，并进行仿真，通过仿真的结果，得出实验的结果。
在正常情况下的一个完整周期内，交通灯控制器系统一共有四种状态，分别是东西红、南北绿，东西红、南北黄，东西绿、南北红，东西黄、南北红。其运行方式为东西红、南北绿→东西红、南北黄→东西绿、南北红→东西黄、南北绿,东西黄、南北绿结束后再回到东西红、南北绿的状态，整个周期持续60s。urgency 为紧急控制信号，为高电平时系统转换为东西南北均是红灯亮的状态，状态结束后系统重新设置，转换为东西红，南北绿的状态。
4.设计的原理图
判断是否是紧急情况
东西红灯亮30S ，南北绿灯亮25S
东西南北均红灯
东西红灯亮5S ，南北黄灯亮5S
东西绿灯亮25S ，南北红灯亮25S
东西黄灯亮5S ，南北红灯亮5S
开 始
结 束
是
不是
循环
5.VHDL硬件描述语言
LIBRARY IEEE ;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL ;
USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITY traffic IS --定义实体
PORT( clk : IN STD_LOGIC; --CLK为时钟信号（1Hz）urgency : IN STD_LOGIC; --紧急状态控制端
led : BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(5 DOWNTO 0); --红黄绿绿黄红
East_West,South_North : BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));
END; --东西、南北倒计时数码管（高4位为十位，低4位为个位）
ARCHITECTURE rtl OF traffic IS --定义结构体
BEGIN
PROCESS(clk,urgency)
BEGIN
IF urgency = '1' THEN --出现紧急状态
led <= "100001"; --东西南北都亮红灯
East_West <= "00000000"; --设置重新计时的数据
South_North <= "00000000";
ELSIF (clk'EVENT AND clk = '1') THEN
IF (East_West > "00110000" or South_North > "00110000") THEN
East_West <= "00101001"; --计数错误时纠正到初始转态
South_North <= "00100100";
led <= "100100"; --东西红灯亮30秒，南北绿灯亮25秒
ELSIF (East_West = "00000101" AND South_North = "00000000") THEN
East_West <= "00000100"; --红、绿灯亮了25秒，绿灯将转变为黄灯South_North <= "00000100";
led <= "100010"; --东西红灯亮剩余5秒，南北黄灯亮5秒
ELSIF (East_West = "00000000" AND South_North = "00000000" AND led = "100010") THEN --东西红灯30秒时间结束，南北黄灯5秒结束East_West <= "00100100";
South_North <= "00101001";
led <= "001001"; --东西亮绿灯25秒，南北亮红灯30秒
ELSIF (East_West = "00000000" AND South_North = "00000101") THEN
East_West <= "00000100"; --东西红绿亮25秒结束，转为5秒黄灯
South_North <= "00000100";
led <= "010001"; --东西黄灯亮5秒，南北红灯亮剩余5秒
ELSIF (East_West = "00000000" AND South_North = "00000000" AND led = "010001") THEN --东西亮黄灯5秒结束，南北亮30秒红灯结束East_West <= "00101001";
South_North <= "00100100";
led <= "100100"; --东西红灯30秒，南北绿灯25秒，循环
ELSIF (East_West(3 DOWNTO 0) = 0 AND South_North (3 DOWNTO 0) = 0) THEN East_West <= East_West - 7; --BCD码减法转换
South_North <= South_North - 7;
ELSIF (East_West(3 DOWNTO 0) = 0 AND South_North (3 DOWNTO 0) = 0) THEN East_West <= East_West - 7; --BCD码减法转换
South_North <= South_North - 1;
ELSIF (South_North (3 DOWNTO 0) = 0 AND East_West(3 DOWNTO 0) = 0) THEN South_North <= South_North - 7; --BCD码减法转换
East_West <= East_West - 1;
ELSE East_West <= East_West - 1; --不满足上述特殊情况时减一
South_North <= South_North - 1;
END IF;
END IF;
END PROCESS;
END;
6.仿真截图
6.1VHDL源程序仿真
创建VHDL语言的编程窗口，并进行保存
程序截图：
对源程序进行编译，为出现错误。
6.1.2创建波形文件并进行仿真
导入，
将仿真的结束时间定为65s，进行仿真；（1）、东西红，南北绿：
（2）、东西红，南北黄
（3）东西绿，南北红
7.心得体会
通过这次的课程设计，加深了我对EDA技术这么课程的理解和认识，同时也让我对其有了更加熟练的运用。之前对VHDL的了解仅局限于课本上的些许知识，而没有深入体会，缺乏实践经验。这次的课程设计是很有意义的。
看到设计题目之后，我意识到自己对VHDL语言的掌握程度远远不够，开始查阅VHDL教程，寻找教程上的相似问题。最先做的是对设计进行模块的划分。在这个过程中，我也遇到了很多的问题，刚开始，没有找对方向，浪费了很多的时间。慢慢的，在查阅了相关的书籍之后，我找到了设计思路，确定了其由两个模块构成的思路。在对各个模块进行仿真的时候，遇到了不少困难，各个模块的
连接以及信号的定义老是出现错误，经过反复修改才成功。
8.参考文献
[1] 潘松黄继业?EDA技术实用教程——VHDL版（第4版）?科学出版社，2010