基于VHDL的交通灯设计
基于VHDL的交通灯控制器设计
基于VHDL 的交通灯控制器设计翟殿棠,方 敏,厉光伟(济南大学控制科学与工程学院 山东济南 250022)摘 要:传统的交通灯控制器多数由单片机或PLC 实现,本文介绍基于EDA 技术设计交通灯控制器的一种方案。
EDA 技术的一个重要特征就是使用硬件描述语言(HDL)来完成系统的设计文件,这在电子设计领域已得到设计者的广泛采用。
给出了交通灯控制器的VH DL 源程序和仿真结果。
仿真结果表明该系统的设计方案正确。
展示了VH DL 语言的强大功能和优秀特性。
关键词:交通灯控制器;电子设计自动化;硬件描述语言;可编程器件中图分类号:T N702 文献标识码:B 文章编号:1004373X(2007)0318702Design of Traffic Light Controller Based on VHDLZH AI Diantang,FANG Min,LI Guangwei(School of Cont rol Sci ence and Engineering,Ji nan Universi t y,Ji c nan,250022,China)A bstra ct :Tr affic light controller is usually developed by micr oprocessor or PLC.This paper introduces the design of t raffic light controller base on EDA,one im portant character istic of the EDA is that the design documents should be complet ed by the HDL,and it is widely used by electr onic designer now.The VH DL source progr ammer and simulating r esults of traffic light cont roller are given.T he simulating r esults show that the design met hod is corr ect,it shows the powerful function and excel 2lent char acter of the VHDL.Keywords :traff ic light controller;EDA;HDL;PLD收稿日期:20060706应用VH DL 语言设计数字系统,大部分设计工作可在计算机上完成,从而缩短系统开发时间,提高工作效率。
基于VHDL的交通灯控制器设计
生物医学工程王春雨基于VHDL的交通灯控制器设计应用VHDL语言设计数字系统，大部分设计工作可在计算机上完成，从而缩短系统开发时间，提高工作效率。
下面介绍基于VHDL设计交通灯控制器的一种方案，并给出源程序和仿真结果。
1 系统功能与要求实现交通繁忙的主路和偶有车行的小路交会路口的交通管理。
要求：1、交通灯控制器控制主干道和小路交叉路口的交通。
2、小路口来车，主线路口绿灯切换到黄灯5秒钟后变为红灯。
3、红灯燃亮20秒后，自动切换为绿灯。
4、指示左转弯的绿灯亮12 s，绿灯变至红灯时，黄灯亮3 s。
5、主路的交通管制重新切换到绿灯后5分钟内不理睬小路上的车况，即使又有车辆驶入小路路口。
上述主路上的灯光显示，小路口的灯信号与之逻辑配合。
2 程序设计根据交通灯控制器的功能与要求，将其总体电路分为分频器、信号控制器两个模块。
外部脉冲振荡器的频率选为32768 kHz，经分频器分频得1 Hz的信号，1 Hz信号用做信号控制器的计数脉冲，用VHDL设计组成交通灯控制器的分频器、信号控制器两个模块，在M AX+plus Ⅱ平台上，编译VHDL程序，然后用原理图输入法形成总体框图。
实验程序：Library IEEE;Use IEEE.Std_Logic_1164.All;Use IEEE.STd_Logic_Unsigned.All;Entity Frequency10Hz IsPort(Clk20M: In Std_Logic;Clk10Hz:Out Std_Logic);End;Architecture Count Of Frequency10Hz Is Signal Tout:Integer Range 0 to ;Signal Clk:Std_Logic;BeginProcess(Clk20M)BeginIf rising_edge(Clk20M) thenIf Tout= thenTout<=0;Clk<=Not Clk;Else Tout<=Tout+1;End If;End If;End Process;Clk10Hz<=Clk;End;Library IEEE;Use IEEE.Std_Logic_1164.All;Use IEEE.STd_Logic_Unsigned.All; Entity Frequency IsPort(Clk10Hz: In Std_Logic;Clk1Hz:Out Std_Logic);End;Architecture Count Of Frequency Is Signal Tout:Integer Range 0 to 4;Signal Clk:Std_Logic;BeginProcess(Clk10Hz)BeginIf rising_edge(Clk10Hz) thenIf Tout=4 thenTout<=0;Clk<=Not Clk;Else Tout<=Tout+1;End If;End If;End Process;Clk1Hz<=Clk;End;Library IEEE;Use IEEE.Std_Logic_1164.All;Use IEEE.Std_Logic_Unsigned.All;Entity Controller IsPort(Clock:In Std_Logic;Hold:In Std_Logic;CountNum:IN Integer RANgE 0 TO 49;Flash:Out Std_Logic;NumA,NumB:Out Integer Range 0 To 25;RedA,GreenA,YellowA:Out Std_Logic;RedB,GreenB,YellowB:Out Std_Logic);End;ARCHITECTURE Behavior OF Controller IS BEGINPROCESS(CLOCK)BeginIf falling_edge(Clock) thenIf Hold='1' thenRedA<='1';RedB<='1';GreenA<='0';GreenB<='0';YellowA<='0';YellowB<='0';Flash<='1';ElseFlash<='0';If CountNum<=19 thenNumA<=20-CountNum;RedA<='0';GreenA<='1';YellowA<='0';Elsif (CountNum<=24) thenNumA<=25-CountNum;RedA<='0';GreenA<='0';YellowA<='1';ElseNumA<=50-CountNum;RedA<='1';GreenA<='0';YellowA<='0';End If;If CountNum<=24 thenNumB<=25-CountNum;RedB<='1';GreenB<='0';YellowB<='0';Elsif CountNum<=44 thenNumB<=45-CountNum;RedB<='0';GreenB<='1';YellowB<='0';ElseNumB<=50-CountNum;RedB<='0';GreenB<='0';YellowB<='1';End If;End If;End If;End Process;End;LIBRARY IEEE;USE IEEE.Std_logic_1164.all;Use IEEE.Std_Logic_Unsigned.All; ENTITY Counter ISPORT(Clock:IN Std_logic;Reset:IN Std_logic;Hold:IN Std_logic;CountNum:BUFFER Integer RANGE 0 TO 49 );END;ARCHITECTURE Behavior OF Counter IS BEGINPROCESS(Reset,Clock)BEGINIF Reset='1'THENCountNum<=0;ELSIF rising_edge(Clock) THENIF Hold='1'THENCountNum<=CountNum;ELSEIF CountNum=49 THENCountNum<=0;ELSECountNum<=CountNum+1;END IF;END IF;END IF;END PROCESS;END Behavior;Library IEEE;Use IEEE.Std_Logic_1164.All;Use IEEE.Std_Logic_Unsigned.All;Entity Display IsPort( Clock:In Std_Logic;Flash:In Std_Logic;Qin:In Std_Logic_Vector(3 Downto 0); Display:Out Std_Logic_Vector(0 to 6)); End;Architecture Light Of Display IsSignal Timeout:Integer Range 0 To 11;BeginProcess(Clock)BeginIf rising_edge(Clock) thenIf (Flash='0') thenTimeout<=0;ElseIf (Timeout=11) thenTimeout<=0;ElseTimeout<=Timeout+1;End If;End If;If (Timeout<=6) thenCase Qin IsWhen "0000"=>Display<="";When "0001"=>Display<="";When "0010"=>Display<="";When "0011"=>Display<="";When "0100"=>Display<="";When "0101"=>Display<="";When "0110"=>Display<="";When "0111"=>Display<="";When "1000"=>Display<="";When "1001"=>Display<="";When Others=>Display<="";End Case;ElseDisplay<="";End If;End If;End Process;End;Library IEEE;Use IEEE.Std_Logic_1164.All;Use IEEE.Std_Logic_Unsigned.All; Entity Fenwei IsPort(Numin:In Integer Range 0 To 25;NumA,NumB:Out Integer Range 0 To 9 );End;Architecture Fen Of Fenwei IsBeginProcess(Numin)BeginIf Numin>=20 thenNumA<=2;NumB<=Numin-20;Elsif Numin>=10 thenNumA<=1;NumB<=Numin-10;ElseNumA<=0;NumB<=Numin;End If;End Process;End;顶层框图：3．仿真结果。
基于VHDL语言的交通灯设计程序
library ieee; -----分频电路use ieee.std_logic_1164.all;entity fen isport(clk:in std_logic;clk1:out std_logic); ---实体端口声明end fen;architecture fen_arc of fen is ---结构体描述开始beginprocess(clk) --进程开始variable cnt:integer range 0 to 99;beginif clk'event and clk='1' then ---高电平到if cnt=99 thencnt:=0; ---0开始计数clk1<='1'; --输出高电平elsecnt:=cnt+1; ---加计数clk1<='0'; --输出低电平end if;end if;end process; ---进程描述结束end fen_arc; ---结构体描述结束--------------------------------------------------A路控制library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity Alu isport(clk:in std_logic;ar,ag,al,ay:out std_logic; ----红、绿、黄、左转timas,timag:out std_logic_vector(3 downto 0)); ----十位、个位计数end Alu;architecture alu_arc of Alu istype rgly is(red,green,left,yellow); ---灯亮顺序为红、绿、左转、黄beginprocess(clk)variable a:std_logic; ----变量声明variable ts,tg:std_logic_vector(3 downto 0);variable state:rgly;beginif clk'event and clk='1' then ---高电平case state iswhen green=>if a='0' then --绿灯状态ts:="0010"; --十位计2tg:="0100"; --个位计4a:='1';ag<='0';ar<='1';elseif not(ts="0000" and tg="0001") then --若计数值不为1if tg="0000" then --若个位为1tg:="1001"; --个位置9ts:=ts-1; --十位自减1 elsetg:=tg-1; --个位自减1 end if;elsets:="0000";tg:="0000";a:='0';state:=left; ---转为左转灯状态end if;end if;when left=>if a='0' then ---------------左转灯ts:="0000"; -----------十位置0tg:="1001"; --------------个位置9a:='1';aL<='0';ag<='1';elseif not (ts="0000" and tg="0001")thenif tg="0000" thentg:="1001";ts:=ts-1;elsetg:=tg-1;end if;elsets:="0000";tg:="0000";a:='0';state:=yellow;----转为黄灯状态end if;end if;when yellow=>if a='0' then -----黄灯状态ts:="0000"; ---十位置0tg:="0100"; ----个位置9a:='1';ay<='0';aL<='1';elseif not(ts="0000" and tg="0001") thenif tg="0000" thentg:="1001";ts:=ts-1;elsetg:=tg-1;end if;elsets:="0000";tg:="0000";a:='0';state:=red;end if;end if;when red=>if a='0' then --------红灯状态ts:="0011"; ----十位置3tg:="1001"; ---个位置9a:='1';ar<='0';ay<='1';elseif not(ts="0000" and tg="0001") thenif tg="0000" thentg:="1001";ts:=ts-1 ;elsetg:=tg-1;end if;elsets:="0000";tg:="0000";a:='0';state:=green;end if;end if;end case;timas<=ts;timag<=tg;end if;end process;end alu_arc;-----------------------------------------------------B路灯控制程序。
基于VHDL的交通灯设计与实现
华中科技大学基于xilinx FPGA的VHDL交通灯控制器的设计--基于Spartan3E开发板专业：电子信息工程一. 任务设计要求①设计一个十字路口交通信号灯的定时控制电路。
要求红、绿灯按一定的规律亮和灭，并在亮灯期间进行倒计时，并将运行时间用数码管/液晶显示出来。
②绿灯亮时，为该车道允许通行信号，红灯亮时，为该车道禁止通行信号。
要求主干道每次通行时间为99秒，支干道每次通行时间为30秒。
每次变换运行车道前绿灯闪烁，持续时间为5秒。
即车道要由主干道转换为支干道时，主干道在通行时间只剩下5秒钟时，绿灯闪烁显示，支干道仍为红灯，以便主干道上已过停车线的车继续通行，未过停车线的车停止通行。
同理，当车道由支干道转换为主干道时，支干道绿灯闪烁显示5秒钟，主干道仍为红灯。
③对红、绿灯的运行时间要能比较方便的进行重新设置。
④对器件进行在系统编程和实验验证。
⑤用VHDL语言对设计进行描述，设计一个测试方案，通过ISE对设计进行仿真验证。
并能够下载到实验板上调试成功。
任务扩展：在原设计的基础上加入指示方向的功能。
二. 系统设计1.系统原理图与说明由系统设计原理图，我以清楚地将系统分为六个模块：分频模块，时间设置模块，状态转换模块，时间计算模块，LED流水灯模块，LCD显示模块。
1）分频模块分频模块其作用为：由于Spartan3E板上提供的时钟信号为50MHz，而设计所需时钟信号为1Hz，故使用分频模块将50MHz信号分频为1Hz信号。
2）时间置数模块由于任务设计要求可以对主干道，支干道上左转、绿灯运行的时间进行重新设置调整，所以要对系统进行参数化设计。
首先引入一组参数，main_gh，main_gl，main_lh,main_ll,branch_gh，branch_gl，branch_lh,branch_ll(下划线后面的字母分别取green,left,high,low首字母).需要置数时，首先选择对主干道还是支干道时间置数，这里设置一个main_or_branch参数，当main_or_branch为高时设置支干道时间，为低时设置主干道时间。
基于VHDL语言的交通灯控制器设计
基于VHDL语言的交通灯控制器设计2009年06 月18 日星期四20:38设计要求1、显示一个方向的绿、黄、红的指示状态。
2、特殊情况按键能实现特殊的功能，计数器停止计数并保持在原来的状态，显示红灯状态。
特殊后能继续计数.3、复位按键实现总体计数清零功能。
4、实现正常的倒计时功能. 用数码管作为倒计时显示, 显示时间为绿灯17s, 黄灯3s 红灯20s。
| ---------- >|--->| ------------ >|| 绿灯| 黄灯| 红灯|设计思想首先由晶振产生出发信号，由控制器处理成1HZ的时钟，利用此时钟进行计数，通过判断控制交通灯的亮灭。
通过每种灯亮的时间总数与计数值比较得到数码管应该显示的数值，利用分位分成十位和个位。
通过译码电路来实现数码管的显示。
本实验所使用的芯片为EPM7128SLS84-，6 实体逻辑单元为64 点，结构体逻辑单元为128 小型芯片。
软件本实验使用MAX＋plus II 10 来进行程序的编写，编译，仿真以及下载。
在实验中发现其用，但仍有地方需要改进，不支持MOD取余运算。
（源程序）* 在MAX+plus II 中，汉字很容易出现乱码，建议大家用英文，这里为了考虑到读者的习惯写论文时都译成中文Library IEEE;Use IEEE.std_logic_1164.all;Entity redgreen isPort(clock_in:in std_logichold_state:instd_logic;reset_state:instd_logic，led_green ，led_yellow:out std_logic;led_redselect_en:buffer std_logic; select_display:out std_logic_vector(0 to 6)); end;Architecture half of redgreen isconstant loop_hz:integer:=800000; -- 一根据晶振实际频率算出来signal count_time:integer range 0 to loop_hz;signal clock_buffer:std_logic;signal clock_out:std_logic;signal count_num:integer range 0 to 40;signal display_num:integer range 0 to 20;signal display_shi:integer range 0 to 9;signal display_ge:integer range 0 to 9;constant loop_time:integer:=40; 个循环周期的时间constant red_time:integer:=20; -- 红灯的时间constant green_time:integer:=17; -- 绿灯的时间constant yellow_time:integer:=3; -- 黄灯的时间beginprocess(clock_in) -- 分频进程beginif rising_edge(clock_in) thenif count_time=loop_hz then count_time<=0; clock_buffer<=notclock_buffer;else count_time<=count_time+1;end if;end if; clock_out<=clock_buffer;-- 输入1HZ 的频率end process;process(reset_state ，clock_out) -- 计数进程beginif reset_state=1 then -- 重启后计数归零count_num<=0;elsif rising_edge(clock_out) thenif hold_state=1 then -- 紧急时计数占停count_num<=count_num;elseif count_num=loop_time-1 then count_num<=0;else count_num<=count_num+1;end if;end if;end if;end process;process(clock_out) -- 交通灯显示count countbeginnumnumif falling_edge(clock_in) thenif hold_state=1 then --led_red<=1;led_green<=0;led_yellow<=0;elseifelsifelseendif;占停时红灯亮display_num<=green_time-count_num;led_red<=0;led_green<=1;led_yellow<=0;display_num<=green_time+yellow_time-led_red<=0;led_green<=0;led_yellow<=1;display_num<=loop_time-count_num;led_red<=1;led_green<=0;led_yellow<=0;endif; end if;end process;process(display_num) -- 分位进程beginif display_num>=20 then display_shi<=2;display_ge<=display_num-20;elsif display_num>=10 thendisplay_shi<=1;display_ge<=display_num-10;elsedisplay_shi<=0;display_ge<=display_num;end if;end process;process(clock_in) -- 数码管显示beginif falling_edge(clock_in) thenselect_en<=1; -- 因为我们的实验箱采用数码管并联方式，所以显示case display_shi iswhen 0=>select_display<=1111110; when1=>select_display<=0110000; when 2=>select_display<=1101101; whenothers=>select_display<=0000000; end case;if select_en=1 then select_en<=0; case display_ge is when0=>select_display<=1111110; when 1=>select_display<=0110000; when2=>select_display<=1101101; when 3=>select_display<=1111001; when4=>select_display<=0110011; when 5=>select_display<=1011011; when6=>select_display<=1011111; when 7=>select_display<=1110000; when8=>select_display<=1111111; when 9=>select_display<=1110011; whenothers=>select_display<=0000000; end case;end if;end if;end process;end;-- 由于时间和硬件限制，这个程序仅仅实现了一路交通灯，用类似的方法可以写出两路交通灯的程library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity redgreen isPort( clock_in:in std_logic; hold_state:in std_logic;reset_state:in std_logic;led_red,led_green,led_yellow:out std_logic; select_en:buffer std_logic; select_display:out std_logic_vector(0 to 6));end;architecture half of redgreen isbeginsignal count_time:integer range 0 to 800000;signal clock_buffer:std_logic;signal clock_out:std_logic;signal count_num:integer range 0 to 40;signal display_num:integer range 0 to 20; signal display_shi:integer range 0 to 9; signal display_ge:integer range 0 to 9; constantloop_time:integer:=50;constant red_time:integer:=25;constant green_time:integer:=20; constant yellow_time:integer:=5;begin process(clock_in)beginif rising_edge(clock_in)count_time<=0;clock_buffer<=not clock_buffer;count_time<=count_time+1;end if;end if;clock_out<=clock_buffer;end process;process(reset_state,clock_out)beginif reset_state=1then count_num<=0;elsif rising_edge(clock_out)then if hold_state=1then count_num<=count_num;else if count_num=loop_time-1then count_num<=0;else count_num<=count_num+1;end if;end if;thenif count_time=loop_hz then elseend if;end process;process(clock_out)beginif falling_edge(clock_in)then if hold_state=1thenled_red<=1;led_green<=0; led_yellow<=0;elseif count_numdisplay_num<=green_time-count_num;led_red<=0;led_green<=1;led_yellow<=0;elsif count_numdisplay_num<=green_time+yellow_time-count_num; led_red<=0;led_green<=0;led_yellow<=1;elsedisplay_num<=loop_time-count_num;led_red<=1;led_green<=0;led_yellow<=0;end if;end if;end if;end process;process(display_num)beginif display_num>=20then display_shi<=2;display_ge<=display_num-20;elsif display_num>=10then display_shi<=1;display_ge<=display_num-10;else display_shi<=0;display_ge<=display_num;end if;end process;process(clock_in)beginif falling_edge(clock_in)then select_en<=1;case display_shi iswhen 0=>select_display<=1111110;when 1=>select_display<=0110000;when 2=>select_display<=1101101;when others=>select_display<=0000000; end case;if select_en=1then select_en<=0;case display_ge iswhen 0=>select_display<=1111110;when 1=>select_display<=0110000;when 2=>select_display<=1101101;when 3=>select_display<=1111001;when 4=>select_display<=0110011;when 5=>select_display<=1011011;when 6=>select_display<=1011111;when 7=>select_display<=1110000;when 8=>select_display<=1111111;when 9=>select_display<=1110011;when others=>select_display<=0000000;end case; end if; end if;end process; end;end half;。
基于VHDL交通灯系统的设计_毕业论文
毕业设计（论文）报告题目基于VHDL交通灯系统的设计系别专业班级学生姓名学号指导教师2013年4 月基于VHDL的交通灯系统设计摘要：当今时代是一个自动化时代，交通灯控制等很多行业的设备都与计算机密切相关。
因此，一个好的交通灯控制系统，将给道路拥挤、违章控制等方面给予技术革新。
随着大规模集成电路及计算机技术的迅速发展，以及人工智能在控制技术方面的广泛运用，智能设备有了很大的发展，是现代科技发展的主流方向。
本文介绍了一个交通灯系统的设计，模拟实现了红、绿灯指挥交通的功能。
传统的交通灯控制系统多数由单片机或PLC实现，本文介绍的是基于EDA技术设计交通灯系统的一种方案。
EDA技术的一个重要特征就是使用硬件描述语言(HDL)来完成系统的设计文件，应用VHDL的数字电路实验降低了数字系统的设计难度,这在电子设计领域已得到设计者的广泛采用。
本设计就是针对交通信号灯控制器的设计问题，提出了基于VHDL语言的交通信号灯系统的硬件实现方法。
VHDL(即超高速集成电路硬件描述语言)是随着可编程逻辑器件(PLD)的发展而发展起来的一种硬件描述语言，主要用于描述数字系统的结构、行为、功能和接口，是电子设计自动化(EDA)的关键技术之一。
它采用一种自上而下(top-down)的设计方法，即从系统总体要求出发，自上至下地逐步将设计内容细化，如划分为若干子模块，最后完成系统硬件的整体设计。
它支持设计库和可重复使用的元件生成，支持阶层设计，提供模块设计的创建。
VHDL设计技术对可编程专用集成电路(ASIC)的发展起着极为重要的作用。
通过对系统进行结构分析，采用了层次化的设计方法，给出了各个模块的VHDL程序，并且利用Max PlusⅡ对应用程序进行了仿真，并给出了相应的仿真结果。
在用VHDL语言进行电路设计时,应充分认识到VHDL语言的特点,从设计思想、语句运用及描述方法上等多方面对电路进行优化设计。
通过电路优化设计,可以使用规模更小的可编程逻辑芯片,从而降低系统成本。
基于vhdl交通灯课程设计
基于vhdl交通灯课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握VHDL语言的基本结构及其在交通灯控制系统中的应用；2. 学生能运用VHDL语言编写交通灯控制程序，实现对交通灯红、黄、绿灯亮灭时间的控制；3. 学生了解交通灯控制系统的工作原理，理解数字电路在实际应用中的重要性。
技能目标：1. 学生能够独立进行VHDL代码的编写，具备初步的编程能力；2. 学生通过课程设计实践，培养解决实际问题的能力，提高动手操作能力；3. 学生能够运用所学知识对交通灯控制系统进行调试和优化。
情感态度价值观目标：1. 学生在课程学习中，培养对电子信息技术专业的兴趣，激发学习热情；2. 学生通过团队合作完成课程设计，提高沟通与协作能力，增强团队意识；3. 学生认识到电子技术在现实生活中的应用，增强社会责任感和创新意识。
课程性质：本课程为电子信息技术专业高年级的专业课程设计，旨在通过实际操作，让学生将所学理论知识运用到实际项目中。
学生特点：学生已经掌握了VHDL语言的基本知识，具有一定的编程基础，对实际项目具有一定的兴趣和热情。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重实践操作，提高学生的动手能力和解决实际问题的能力。
在教学过程中，注重启发式教学，引导学生主动探索，培养学生的创新意识。
同时，关注学生的情感态度价值观培养，提高学生的综合素质。
通过分解课程目标，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 交通灯控制系统原理介绍：讲解交通灯控制系统的工作原理，分析各个模块的功能及相互关系，使学生对交通灯控制系统有整体的认识。
相关教材章节：第三章 数字电路设计基础，第四节 交通灯控制系统原理。
2. VHDL语言基础回顾：回顾VHDL语言的基本结构、语法和常用语句，为后续编程打下基础。
相关教材章节：第二章 VHDL语言基础，全章。
3. 交通灯控制程序设计：详细讲解如何使用VHDL语言编写交通灯控制程序，包括红、黄、绿灯亮灭时间的设置。
基于VHDL的交通控制灯设计
福建农林大学计算机与信息学院信息工程类实验报告课程名称：VHDL数字系统设计姓名：系：电子信息工程专业：电子信息工程年级：2008级学号：指导教师：职称：2011 年6 月18 日实验项目列表福建农林大学计算机与信息学院信息工程类实验报告实验基于VHDL的交通控制灯设计1•实验目的和要求模拟十字路口交通信号灯的工作过程，利用实验板上的两组红、黄、绿LED作为交通信号灯，设计一个交通信号灯控制器。
基本要求：(a)信号灯分别由红、黄、绿三种颜色组成，运行时，绿灯亮40秒钟，然后闪5秒，绿灯灭，黄灯亮2秒，黄灯灭，红灯亮，同时另一方向的绿灯亮，红灯亮的时间为47秒。
扩展要求：(b)增加显示功能，即每个灯亮时显示相应的秒数并倒计时。
(c)增加左转功能，即信号灯由红灯、黄灯和两个绿灯组成，左转时间为15秒，红灯亮的时间调整为62秒。
2•实验原理或方案1.总体方案的设计：交通灯控制电路主要由以下几部分构成，如图 2.1所示，有电源电路，脉冲电路，分频电路，倒计时电路，(交通灯)状态控制电路，灯显示电路。
图2.1交通灯控制电路功能模块框图在某一十字路口交叉地带，可设置东西走向的道路为主道，南北走向的道路为次道，主次车道的交通灯需按交通法则交替运行。
2.总体设计电路图交通控制灯系统总体电路图3 •主要仪器设备1、 装有Altera 公司Max+plusU 仿真软件的计算机一台。
2、 选择 FPG/器件：Cyclone 中的 EP1C12Q240C83、 EDA-VI 实验箱一台。
4、 实现数据下载的数据线，导线。
5、 开关以及LED 灯。
6、 四位八段数码显示管。
4 •操作方法与实验步骤Max+plusH 开发工具是美国Altera 公司自行设计的一种软件工具，其使用方 法如下：(1) 建立和编写一个VHDL 语言的工程文件CLK-------- INPUT—VCC --OUTPUT C1 [KZCLK G1Y1 R1 L1L2 C2 Y2 R2inst9CNT45selkDOUT45M「 0EN45ADOUT45B[7 EN45B -instlOUTPUT Y1卜 二CD”OUTPU i^^^ L2OUTPUT Y2.OUTPU ^^ R2 XSKZinst4elk DOUT02M[7 EN02A EN02B inst3diV1elk3 elkouelkou 2i ist8SELTIMEDAOUT[y0]delednum[3..O] Ainst7Dfdeeode3 8SEL[2..0]Q[7.. 0]inst6OUTPUT Ar BTPUT C——=»OUTPUTEOUTPUT Q[7..0]EN45A EN45B EN02A EN02B EN15A EN15BCNT15sAIN45A[7..0] AIN45B[7..0]AIN15A[7..0]EN15ADOUT15B[7AIN15B[7..0]EN15BAIN02[7..0]inst2CNT02selk DOUT15M[: D O ITI 7TMD7OTDOUTM[7 DOUTB[7DOUT3[3..0] DOUT4[3..O] inst5BT U C DT U O D砂K2 碱T1[3..0]SEL [2.DOUT2[3..0]首先启动Max+plusU系统，启动后系统进入主菜单画面。
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基于VHDL的交通灯设计————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：EDA 课程设计报告书课题名称 基于VHDL 的交通灯设计姓 名学 号 院 系 专 业 指导教师年 月 日※※※※※※※※※ ※※※※ ※※※※※※※※※※※级学生EDA 课程设计一．设计任务及要求：二．设计任务：模拟十字路口交通信号灯的工作过程，利用实验板上的两组红、黄、绿LED作为交通信号灯，设计一个交通信号灯控制器。
设计要求：（1）交通灯从绿变红时，有4秒黄灯亮的间隔时间；（2）交通灯红变绿是直接进行的，没有间隔时间；（3）主干道上的绿灯时间为40秒，支干道的绿灯时间为20秒；（4）在任意时间，显示每个状态到该状态结束所需的时间。
指导教师签名：年月日二、指导教师评语：指导教师签名：年月日三、成绩验收盖章年月日基于VHDL的交通灯设计一、设计任务及要求：设计任务：模拟十字路口交通信号灯的工作过程，利用实验板上的两组红、黄、绿LED作为交通信号灯，设计一个交通信号灯控制器。
设计要求：（1）交通灯从绿变红时，有4秒黄灯亮的间隔时间；（2）交通灯红变绿是直接进行的，没有间隔时间；（3）主干道上的绿灯时间为40秒，支干道的绿灯时间为20秒；（4）在任意时间，显示每个状态到该状态结束所需的时间。
支干道主干道图1 路口交通管理示意图A B C D主干道交通灯绿（40秒）黄（4秒）红（20秒）红（4秒）支干道交通灯红红绿黄表1 交通信号灯的4种状态二、设计原理：设计目的：学习DEA开发软件和QuartusII的使用方法，熟悉可编辑器件的使用。
通过制作来了解交通灯控制系统，交通灯系统主要是实现城市十字交叉路口红绿灯的控制。
设计说明：（1）第一模块：clk时钟秒脉冲发生电路在红绿灯交通信号系统中，大多数情况是通过自动控制的方式指交通的。
因此为了避免意外事件的发生，电路必须给一个稳定的时钟（clock）才能让系统正常运作。
模块说明：系统输入信号： clk: 由外接信号发生器提供256的时钟信号；系统输出信号： full:产生每秒一个脉冲的信号；（2）第二模块：计数秒数选择电路计数电路最主要的功能就是记数负责显示倒数的计数值，对下一个模块提供状态转换信号。
模块说明：系统输入信号：full：接收由clk电路的提供的1hz的时钟脉冲信号；系统输出信号：tm：产生显示电路状态转换信号；tl：倒计数值秒数个位变化控制信号；th：倒计数值秒数十位变化控制信号；（3）第三模块：红绿灯状态转换电路。
本电路负责红绿灯的转换。
模块说明：系统输入信号：full: 接收由clk电路的提供的1hz的时钟脉冲信号；tm：接收计数秒数选择电路状态转换信号；comb_out:负责红绿灯的状态显示。
（4）第四模块：时间显示电路。
本电路负责红绿灯的计数时间的显示。
模块说明：系统输入信号：tl：倒计数值秒数个位变化控制信号；th：倒计数值秒数十位变化控制信号；系统输出信号：led7s1: 负责红绿灯的显示秒数个位。
led7s2：负责红绿灯的显示秒数十位。
三、设计方案时间显示数据输出红黄绿灯信号输出图2 交通信号灯控制器的原理框图CLK时间显示数据输出信号灯输出图3 交通信号灯控制器程序原理框图该程序由7个进程组成，进程P1和P2将CLK 信号分频后产生1秒信号，进程P3、P4、P5构成两个带有预置数功能的十进制计数器，其中P4产生允许十位计数器计数的控制信号。
进程P6实现状态转换和产生状态转换的控制信号，进程P7产生次态信号和信号灯输出信号，以及每一个状态的时间值。
四、程序清单library ieee;use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity traffic is状态发生定时时间到预置1秒时钟红黄绿灯输出秒脉冲信计数器状态寄存次态发生器port (clk:in std_logic;led7s1:out std_logic_vector(6 downto 0);led7s2:out std_logic_vector(6 downto 0);comb_out:out std_logic_vector(5 downto 0));end;architecture one of traffic istype dm is (s0,s1,s2,s3);signal current_state,next_state:dm;signal full:std_logic;signal tl :std_logic_vector(6 downto 0);signal th:std_logic_vector(1 downto 0);signal tm :std_logic_vector(6 downto 0);signal time:std_logic_vector(6 downto 0); beginP_REG: process(clk)variable cnt8:std_logic_vector(7 downto 0);beginif clk'event and clk='1' thenif cnt8 = "11111111" thencnt8:="01111111";full<='1';else cnt8 := cnt8+1;full<= '0';end if;end if ;end process P_REG;process(full)beginif full 'event and full='1' thenIf time<"1000011" thentime<=time+1;else time <="0000000";end if;end if;end process;REG:process( full,current_state)beginif full='1' and full'event thencurrent_state<=next_state;end if;end process;COM:process(current_state, time)begincase current_state iswhen s0=>comb_out<="001100";tm<=39-time; if time=39 then next_state<=s1;else next_state<=s0;end if;when s1=>comb_out<="010100";tm<=43-time; if time=43 then next_state<=s2;else next_state<=s1;end if;when s2=>comb_out<="100010";tm<=63-time; if time=63 then next_state<=s3;else next_state<=s2;end if;when s3=>comb_out<="100001";tm<=67-time; if time=67 then next_state<=s0;else next_state<=s3;end if;end case;end process;process(tm)beginif tm>=30 then th<="11";tl<=tm-30;elsif tm>=20 then th<="10";tl<=tm-20;elsif tm>=10 then th<="01";tl<=tm-10;else th<="00";tl<=tm;end if;end process;process(th,tl)begincase th iswhen "00"=>led7s1<="0111111";when "01"=>led7s1<="0000110";when "10"=>led7s1<="1011011";when "11"=>led7s1<="1001111";when others=>null;end case;case tl iswhen "0000000"=>led7s2<="0111111";when "0000001"=>led7s2<="0000110";when "0000010"=>led7s2<="1011011";when "0000011"=>led7s2<="1001111";when "0000100"=>led7s2<="1100110";when "0000101"=>led7s2<="1101101";when "0000110"=>led7s2<="1111101";when "0000111"=>led7s2<="0000111";when "0001000"=>led7s2<="1111111";when "0001001"=>led7s2<="1101111";when others=>null;end case;end process;end;五、仿真结果六、实验心得体会通过这次课程设计，我进一步加深了对电子设计自动化的了解。