交通灯控制器的设计 EDA课程设计
EDA课程设计报告交通灯控制系统
一、课程设计目的和要求目的：掌握基于FPGA 的复杂数字系统的设计和验证方法。
提高学生复杂数字系统的设计能力。
要求：使用实验箱为W48-PK2SOPC 试验开发系统，核心器件为Alatera 公司的EP1C6Q240C8芯片，开发软件为Quartus4.0.本实验环节要求学生以FPGA 器件为目标器件，设计典型的数字系统，如：A/D 、D/A 接口；电子密码锁，交通灯控制系统，数字表等复杂硬件电路，完成设计综合、仿真和硬件测试，并写实验报告。
二、设计方案工作原理：本次设计是针对十字路口，进行南北和东西直行情况下交通灯控制。
设定东西方向为主干道方向，根据交通灯的亮的规则，在初始状态下四个方向的都为红灯亮启，进入正常工作状态后，当主干道上绿灯亮时，支干道上红灯亮，持续40S 后，主干道和支干道上的黄灯都亮启，持续5S 后，主干道上红灯亮启，支干道上绿灯亮启持续40S ，之后主干道和支干道上的黄灯都亮启5s ，一个循环完成。
用LED 灯显示倒计时，并且能实现总体清零功能，计数器由初始状态开始计数，对应状态的显示灯亮。
实现方法：本次采用文本编辑法，即利用Verilog HDL 语言描述交通控制器，通过状态机计数法，实现设计所要求的交通灯控制及时间显示。
设计中用两组红黄绿LED 模拟两个方向上的交通灯，用4个7段数码管分别显示两个方向上的交通灯剩余时间，控制时钟由试验箱上频率信号提供。
状状状状状状状状状状状状00状状10状状11状状01状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状001100010010001010100010图2.交通灯控制状态转化说明：该状态图为交通灯在正常情况下的状态转化图，进入控制后，状态00时主干道绿灯及支干道红灯亮起，进入状态01后两路黄灯亮起，状态11时主干道红灯及支干道绿灯亮起。
进入10状态两路黄灯亮起。
结束一个循环，从00状态重新开始循环。
EDA实验课程大作业报告：设计制作一个用于十字路口的交通灯控制器
交通灯控制器设计一.系统功能设计要求设计制作一个用于十字路口的交通灯控制器，要求如下：（1）南北和东西方向各有一组红、绿、黄灯来指挥交通，持续时间分别为25S，20S，和5S。
（2）当有特殊情况（如消防车、救护车等）时，两个方向均为红灯亮，计时停止。
（3）当特殊情况结束后,控制器恢复原来状态，继续正常运行。
（4）用两组数码管，以倒计时方式显示两个方向允许通行或禁止通行的时间。
二.设计原理1.交通灯控制器的状态转换根据题目要求将将红绿灯的状态转换列成如下表：2.设计方案1)由于交通灯需要使用2位7段LED数码管指示通行剩余时间，故采用LED动态扫描方式显示当前时间。
频率设定CLK1k对应的频率为50MHZ。
2)控制模块是交通灯的核心，主要控制交通灯按工作顺序自动变换，同时控制倒计时模块工作，每当倒计时回零时，控制模块接收到一个计时信号，从而控制交通灯进入下一个工作状态。
3)每个方向有一组2位倒计时器模块，用以显示该方向交通灯剩余的点亮时间。
4)显示模块由两部分组成，一是由七段数码管组成的倒计时显示器，每个方向两个七段数码管；二是由发光二极管代替的交通灯，每个方向3个发光二极管。
三．变量符号说明其中，CLK1K为系统时钟信号输入端，SN为禁止通行信号输入通行信号输入端，light0为东西红灯信号输出端，light1为东西黄灯信号输出端，light2为东西绿灯信号输出端，light3为南北红灯信号输出端，light4为南北黄灯信号输出端，light5为南北绿灯信号输出端，led1、led2、led3、led4为数码管地址选择信号输出端。
四．代码说明library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity Hongld ISport (clk1k,SN:in std_logic; --SN紧急情况led1, led2, led3, led4 :out std_logic_vector (6 downto 0);--显示管显示时间用light:out std_logic_vector (5 downto 0)); --红绿黄灯end Hongld;architecture traffic1 of Hongld ISsignal S:std_logic_vector (1 downto 0); --状态signal DXT:std_logic_vector(7 downto 0):=X"01"; --东西方向时间signal NBX:std_logic_vector(7 downto 0):=X"01"; --南北方向时间signal ART,AGT,AYT,BRT,BGT,BYT: std_logic_vector(7 downto 0); --红绿黄灯信号signal temp: integer range 0 to 49999999; --产生1s计数器时计数signal clk: std_logic;beginART<="00100101";AGT<="00100000";AYT<="00000100";BRT<="00100101";BGT<="00100000";BYT<="00000100";process(clk1k) -- 选频率为50MHZ beginif (clk1k'event and clk1k='1') thenif temp=49999999 thentemp<=0;clk<='1';elsetemp<=temp+1;clk<='0';end if;end if;end process;process(clk,DXT,NBX) --状态转换进程beginif clk'event and clk ='1' thenif(DXT ="00000001")OR (NBX = "00000001") then S<=S+1;else S<=S;end if; --状态转换结束end if;end process;process (clk,SN,S) --倒计时模块beginif SN = '1' then DXT<=DXT; NBX<=NBX;elseif clk'event and clk='1' thenif (DXT="0000000") OR (NBX="00000000") thencase S ISwhen "00"=>DXT<=ART; NBX<=BGT; --南北红灯、东西绿灯when "01"=>NBX<=BYT; --南北红灯、东西黄灯when "10"=>DXT<=AGT; NBX<=BRT; --南北绿灯、东西红灯when "11"=>DXT<=AYT; --南北黄灯、东西红灯when others=>NULL;end case;end if;if DXT/="00000000" thenif DXT(3 downto 0)= "0000" thenDXT(3 downto 0)<="1001";DXT(7 downto 4)<=DXT(7 downto 4)-1;else DXT(3 downto 0)<=DXT(3 downto 0)-1;DXT(7 downto 4)<=DXT(7 downto 4);end if;end if;if NBX/="00000000" thenif NBX(3 downto 0)="0000" thenNBX(3 downto 0)<="1001";NBX(7 downto 4)<=NBX(7 downto 4)-1;else NBX(3 downto 0)<=NBX(3 downto 0)-1;NBX(7 downto 4)<=NBX(7 downto 4);end if;end if;end if;end if;end process; --倒计时模块结束process(DXT,NBX,S,SN) --显示模块begincase NBX(3 downto 0) iswhen "0000"=>led1<="1000000";when "0010"=>led1<="0100100"; when "0011"=>led1<="0110000"; when "0100"=>led1<="0011001"; when "0101"=>led1<="0010010"; when "0110"=>led1<="0000010"; when "0111"=>led1<="1111000"; when "1000"=>led1<="0000000"; when "1001"=>led1<="0010000"; when others=>led1<="1111111"; end case;case NBX(7 downto 4) iswhen "0000"=>led2<="1000000"; when "0001"=>led2<="1111001"; when "0010"=>led2<="0100100"; when "0011"=>led2<="0110000"; when "0100"=>led2<="0011001"; when "0101"=>led2<="0010010"; when "0110"=>led2<="0000010"; when "0111"=>led2<="1111000"; when "1000"=>led2<="0000000"; when "1001"=>led2<="0010000"; when others=>led2<="1111111"; end case;case DXT(3 downto 0) iswhen "0000"=>led3<="1000000"; when "0001"=>led3<="1111001"; when "0010"=>led3<="0100100"; when "0011"=>led3<="0110000"; when "0100"=>led3<="0011001"; when "0101"=>led3<="0010010"; when "0110"=>led3<="0000010"; when "0111"=>led3<="1111000"; when "1000"=>led3<="0000000"; when "1001"=>led3<="0010000"; when others=>led3<="1111111"; end case;case DXT(7 downto 4) iswhen "0000"=>led4<="1000000"; when "0001"=>led4<="1111001"; when "0010"=>led4<="0100100";when "0100"=>led4<="0011001";when "0101"=>led4<="0010010";when "0110"=>led4<="0000010";when "0111"=>led4<="1111000";when "1000"=>led4<="0000000";when "1001"=>led4<="0010000";when others=>led4<="1111111";end case;if SN ='1' then light<="001001";elsecase S ISwhen "00"=>light<="010001";when "01"=> light <="100001";when "10"=> light <="001010";when "11"=> light <="001100";when others=>NULL;end case;end if;end process;end traffic1;五．仿真波形图仿真时序波形图。
毕业设计-EDA技术交通灯控制器(课程设计)
课程设计报告课程设计：交通灯控制器一：实验目的：实现高速公路与乡间小路的交叉路口红绿灯的控制二：功能要求：1.只有在小路上发现汽车时，高速公路上的交通灯才可能变为红灯。
2.当汽车行驶在小路上时、小路的交通灯保持为绿灯，但不能超过给定的延迟时间.〔注；这段时间定义为20S时间)。
3.高速公路灯转为绿灯后，即使小路上有汽车出现,而高速公路上并无汽车，也将在给定的时间内保持高速公路绿灯(注：这段时间定义为60S)。
三：设计思路：五：VHDL源程序：LIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.all;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY TrafficLight ISPORT (Clk : IN STD_LOGIC;S,Reset : IN STD_LOGIC;mg,my,mr,cg,cy,cr : OUT STD_LOGIC );END TrafficLight ;ARCHITECTURE rtl OF TrafficLight ISTYPE TrafficState IS (mgcr, mycr, mrcg, mrcy);SIGNAL current_state,next_state : TrafficState ;SIGNAL Count : STD_LOGIC_VECTOR(5 DOWNTO 0);SIGNAL Clrn : STD_LOGIC ;BEGINCounter : PROCESS(clk)BEGINIF Reset = '1' OR (Clrn = '1' AND NOT(Count = "000000")) THEN Count <= "000000";ELSIF clk'EVENT AND clk = '1' THENIF NOT(s='0' AND current_state = mgcr) THEN Count <= Count + 1;END IF;END IF;END PROCESS Counter;StateTransition : PROCESS(clk,Count, current_state)BEGINIF Reset = '1' THEN next_state <= mgcr;Clrn <= '0';ELSIF clk'EVENT AND clk = '1' THENCASE current_state ISWHEN mgcr => mr<='0';mg<='1';my<='0';cr<='1';cg<='0';cy<='0';IF Count >= "111011" AND S = '1' THEN next_state <= mycr;Clrn <= '1';ELSE Clrn <= '0';END IF;WHEN mycr => mr<='0';mg<='0';my<='1';cr<='1';cg<='0';cy<='0';IF Count >= "000100" THEN next_state <= mrcg;Clrn <= '1';ELSE Clrn <= '0';END IF;WHEN mrcg => mr<='1';mg<='0';my<='0';cr<='0';cg<='1';cy<='0';IF Count >= "010011" OR S = '0' THEN next_state <= mrcy;Clrn <= '1';ELSE Clrn <= '0';END IF;WHEN mrcy => mr<='1';mg<='0';my<='0';cr<='0';cg<='0';cy<='1';IF Count >= "000100" THEN next_state <= mgcr;Clrn <= '1';ELSE Clrn <= '0';END IF;WHEN OTHERS => NULL;END CASE;END IF;END PROCESS StateTransition;PROCESS(clk)BEGINIF clk'EVENT AND clk='1' THENcurrent_state <= next_state;END IF;END PROCESS;END rtl;仿真图如下：六：实验心得：通过本次课程设计，使用进一步熟悉了MAX-PLUSLL这种EDA软件工具。
EDA课程设计(交通灯控制器)
课程设计年月日大课程设计任务书课程EDA技术课程设计题目交通灯控制器专业姓名学号主要内容、基本要求、主要参考资料等主要内容：设计一个交通信号灯控制器，由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口，在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。
基本要求：1、红、绿、黄发光二极管作信号灯，用传感器或逻辑开关作检测车辆是否到来的信号，实验电路用逻辑开关代替。
2、主干道处于常允许通行的状态，支干道有车来时才允许通行。
主干道亮绿灯时，支干道亮红灯；支干道亮绿灯时，主干道亮红灯。
3、主、支干道均有车时，两者交替允许通行，主干道每次放行45秒，支干道每次放行25秒，设立45秒、25秒计时、显示电路，选择1HZ时钟脉冲作为系统时钟。
4、在每次由绿灯亮到红灯亮的转换过程中，要亮5秒黄灯作为过渡，使行驶中的车辆有时间停到禁行线外，设立5秒计时、显示电路。
主要参考资料：[1] 潘松著.EDA技术实用教程(第二版). 北京：科学出版社,2005.[2] 康华光主编.电子技术基础模拟部分. 北京：高教出版社,2006.[3] 阎石主编.数字电子技术基础. 北京：高教出版社,2003.完成期限2010.3.12指导教师专业负责人2010年3月8日一、总体设计思想1.基本原理计数模块、置数模块、主控制器模块和译码器模块。
置数模块将交通灯的点亮时间预置到置数电路中，计数模块以秒为单位倒计时，当计数值减为零时，主控电路改变输出状态，电路进入下一个状态的倒计时。
其中，核心部分是主控2.设计框图图一.交通灯控制系统的原理框图图二.交通灯控制器的流程图脉冲发生器 控制器 译码器甲车信号灯乙车信号灯定时器1．设计思路：在某一十字路口交叉地带，可设计东西走向的道路为甲车道，南北走向的道路为乙车道。
甲乙车道的交通灯需按交通法则来依次交替运行。
则可设计一个状态循环的逻辑电路。
2．分析系统的逻辑功能：交通灯控制系统的原理框图如图一所示。
EDA课程设计-交通信号灯
EDA技术课程设计报告交通灯控制器一、设计功能：实现高速公路与乡间小路的交叉路口红绿灯的控制二、具体功能要求：1、只有在小路上发现汽车时，高速公路上的交通灯才可能变成红灯。
2、当汽车行驶在小路上时，小路的交通灯保持为绿灯，但不能超过给定的延迟时间。
（注：这段时间定义为20秒时间）3、高速公路灯转为绿灯后，即使小路上有汽车出现，而高速公路上并无汽车，也将在给定时间内保持高速公路绿灯。
（注：这段时间定义为60秒时间）4、原理框图如下：A B C D高速交通灯绿（60秒）黄（5秒）红（20秒）红（5秒）小道交通灯红红绿黄三、参考设计方案:图2 交通信号灯控制器的原理框图采用VHDL语言输入的方式实现交通信号灯控制器图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。
计数器驱动脉冲如图所示：四、编写相应源程序：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED. ALL;ENTITY CONTRALZ ISPORT(CLK:IN STD_LOGIC;RA,GA,YA:OUT STD_LOGIC;TIMEAH,TIMEAL:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0));END CONTRALZ;ARCHITECTURE BHV OF CONTRALZ ISTYPE RG IS (GREEN,RED,YELLOW2);BEGINPROCESS(CLK)VARIABLE A:STD_LOGIC;VARIABLE TH,TL:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);VARIABLE STATE:RG;BEGINIF CLK'EVENT AND CLK='1'THEN CASE STATE ISWHEN GREEN=>IF A='0'THEN TH:="0101";TL:="1001";A:='1';GA<='1';RA<='0';YA<='0';ELSE IFNOT(TH="0000"AND TL="0001")THEN IF TL="0000"THEN TL:="1001";TH:=TH-1;ELSE TL:=TL-1;END IF;ELSETH:="0000";TL:="0000";A:='0';STATE:=RED;END IF;END IF;WHEN RED=>IF A='0'THEN TH:="0001";TL:="1001";A:='1';RA<='1';YA<='0';GA<='0';ELSE IFNOT(TH="0000"AND TL="0001") THEN IF TL="0000"THEN TL:="1001";TH:=TH-1;ELSETL:=TL-1;END IF;ELSE TH:="0000";TL:="0000";A:='0';RA<='0';GA<='0';STATE:=YELLOW2;END IF;END IF;WHEN YELLOW2=>IF A='0'THEN TH:="0000";TL:="0101";A:='1';YA<='1';GA<='0';RA<='0';ELSE IF NOT(TH="0000"AND TL="0001")THEN IF TL="0000"THEN TL:="0101";TH:=TH-1;ELSE TL:=TL-1;END IF;ELSE TH:="0000";TL:="0000";GA<='0';RA<='0';YA<='0';A:='0';STATE:=RED;END IF;END IF;END CASE;END IF; TIMEAH<=TH;TIMEAL<=TL;END PROCESS;END BHV;LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY CONTRALX ISPORT(CLK:IN STD_LOGIC;RB,GB,YB,CHU:OUT STD_LOGIC;TIMEAH,TIMEAL:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0));END CONTRALX;ARCHITECTURE BHV OF CONTRALX ISTYPE RGY IS(RED,YELLOW1,GREEN,YELLOW2);BEGIN PROCESS(CLK)VARIABLE A:STD_LOGIC;VARIABLE TH,TL:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); VARIABLE STATE:RGY;BEGIN IF CLK'EVENT AND CLK='1'THEN CASE STATE ISWHEN YELLOW1=>IF A='0'THEN TH:="0000";TL:="0100";A:='1';YB<='1';GB<='0';RB<='0';CHU<='1';ELSE IF NOT(TH="0000"AND TL="0001")THEN IF TL="0000"THEN TL:="1001";TH:=TH-1;ELSE TL:=TL-1;END IF;ELSE TH:="0000";TL:="0000";A:='0';STATE:=GREEN;END IF;END IF;WHEN GREEN=>IF A='0'THEN TH:="0001";TL:="1001";A:='1';GB<='1';RB<='0';YB<='0';CHU<='1';ELSE IF NOT(TH="0000"AND TL="0001") THEN IF TL="0000"THEN TL:="1001";TH:=TH-1;ELSE TL:=TL-1;END IF;ELSE TH:="0000";TL:="0000";A:='0';STATE:=YELLOW2;END IF;END IF;WHEN RED=>IF A='0'THEN TH:="0101";TL:="0100";A:='1';RB<='1';YB<='0';CHU<='1';ELSE IF NOT(TH="0000"AND TL="0001")THEN IF TL="0000"THEN TL:="1001";TH:=TH-1;ELSE TL:=TL-1;END IF;ELSE TH:="0000";TL:="0000";A:='0';STATE:=YELLOW1;END IF;END IF;WHEN YELLOW2=>IF A='0'THEN TH:="0000";TL:="0100";A:='1';YB<='1';GB<='0';RB<='0';CHU<='1';ELSE IF NOT(TH="0000"AND TL="0001") THEN IF TL="0000"THEN TL:="1001";TH:=TH-1;ELSE TL:=TL-1;END IF;ELSE TH:="0000";TL:="0000";A:='0';CHU<='0';STATE:=RED;END IF;END IF;END CASE;END IF;TIMEAH<=TH;TIMEAL<=TL;END PROCESS;END BHV;五、对源程序进行编译及仿真1、对程序进行编译，结果如下图：2、用waveform对程序进行波形仿真，结果如下图：六、设计思路在听完课程设计指导课前，我们对交通灯的程序设计思路基本上可以称得上是一片茫然，在听完课后虽然有个大致的思路，但还是不知道具体要怎么实施，于是我们开始去图书馆寻找参考书。
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。
eda交通灯控制器课程设计
eda交通灯控制器课程设计课程设计：EDA交通灯控制器1. 课程背景和目标：EDA交通灯控制器是使用EDA（电子设计自动化）工具进行交通灯控制系统设计的课程。
学习该课程的目标是使学生能够熟练运用EDA工具进行交通灯控制系统设计，并能够理解交通灯控制系统的原理和设计方法。
2. 课程内容和安排：(1) 交通灯控制系统原理介绍：介绍交通灯控制系统的基本原理，包括信号机、信号控制方法和交通流量检测等。
(2) EDA工具介绍：介绍常用的EDA工具，如Verilog、VHDL等，并讲解其基本使用方法。
(3) 交通灯控制器设计流程：介绍交通灯控制器的设计流程，包括需求分析、功能设计、模块设计和系统集成等。
(4) 交通灯控制器设计实践：学生通过实践项目，使用EDA工具设计交通灯控制器。
项目涵盖设计、仿真、验证和生成等环节，学生需要独立完成设计并提交设计报告。
3. 课程教学方法：(1) 理论讲解：通过课堂讲解，介绍交通灯控制系统的原理和设计方法，以及EDA工具的使用方法。
(2) 实践项目：学生通过实践项目，运用所学知识设计交通灯控制器，并进行仿真、验证和生成等环节。
(3) 讨论和案例分析：通过课堂讨论和案例分析，加深学生对交通灯控制系统的理解和应用能力。
(4) 指导和批评：教师对学生的设计进行指导和批评，帮助学生不断提高设计能力。
4. 评估方式：(1) 实践项目报告：学生独立完成实践项目，并提交设计报告，包括设计过程、仿真结果和验证结果等。
(2) 课堂测试：通过课堂测试检验学生对交通灯控制系统原理和EDA工具的理解程度。
(3) 课堂表现：评估学生的课堂出勤情况、学习态度和参与度等。
5. 参考教材：(1) 《交通信号控制原理与技术》高新泽(2) 《EDA与数字电路设计》陈骏等(3) 《数字电路与系统设计》刘敏衡等(4) 《系统设计自动化技术与EDA工具应用》杨学庆等以上是对EDA交通灯控制器课程设计的简要介绍。
课程内容涵盖了交通灯控制系统的原理和设计方法，以及EDA工具的使用方法。
EDA的交通灯控制器课程设计
EDA的交通灯控制设计一、设计背景和设计方案1）设计背景设计一个由一条支干道和一条主干道的汇合点形成的十字交叉路口的交通灯控制器，主要要求如下：1.主、支干道各设有一个绿、黄、红指示灯，两个显示数码管。
2.主干道处于常允许状态，两支干道有车来才允许通行。
3.当主、支干道有车时，两者交替通行，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转换过程中，要亮5s黄灯作为过渡，并进行减计时显示。
2）设计方案2.1背景分析（一）、交通灯的功能是实现一个交叉口的通车控制，交通灯显示有以下4种状态：1.主干道绿灯，支干道红灯；2.主干道绿灯，支干道黄灯；3.主干道红灯，支干道绿灯；4.主干道黄灯，支干道绿灯。
（二）、支干道没车时，主干道一直亮绿灯；主干道没车时，主干道和支干道交替亮绿灯；主干道和支干道都有车时同样交替亮红绿灯。
在红绿灯交替时亮5s黄灯。
2.2方案及思路（一）分模块设计1、红、绿、黄灯控制模块，模块名JTDKZ；2、倒计时传输、控制模块XSKZ；3、倒计时45s——CNT45s；4、倒计时25s——CNT25s；5、倒计时5s——CNT05s。
6、输入、输出。
（二）模块设计思路1、JTDKZ——根据交通灯显示有4种状态，可以采用CASE语句设置选择4种状态。
设置3个输入：CLK(时钟脉冲)、SB(支干道传感器)、SM(主干道传感器)。
2、XSKZ——根据需要交通灯显示的不同数倒计时据设置4个输入使能信号：EN45(45s 倒计时使能信号)、EN25(25s倒计时使能信号)、EN05(5s倒计时使能信号)；再设置5个倒计时计数数据输入信号将此时倒计时数据输出：AIN45M、AIN45B、AIN25M、AIN25B、AIN05；2个输出信号使数码管显示正在倒计时的时间。
3、CNT45S——根据倒计时计数的要求设置3个输入信号：CLK(计数脉冲)、EN45(计数使能)、SB(支干道传感器信号)；2个输出DOUT45M、DOUT45B，分别用于主、支干道显示。
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大学课程设计说明书名称交通灯控制器的设计院系电子信息工程系班级姓名学号系主任教研室主任指导教师目录第一章绪论 (3)1电子设计自动化简介 (3)1.1概要 (3)1.2 EDA数字系统设计 (4)1.2.1 分析方法 (4)第二章设计要求 (5)2 设计基本要求 (5)2.1电路工作原理 (6)第三章系统的设计 (7)3 系统设计要求 (7)3.1 设计思路 (8)3.2 设计流程 (8)3.3 系统结构图 (10)3.4 系统程序 (10)3.5仿真与调试 (17)第四章心得体会 (18)参考文献 (18)第一章绪论1电子设计自动化简介1.1概要EDA技术是指以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果，进行电子产品的自动设计。
利用EDA工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程的计算机上自动处理完成。
现在对EDA的概念或范畴用得很宽。
包括在机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域，都有EDA的应用。
目前EDA技术已在各大公司、企事业单位和科研教学部门广泛使用。
1.1.1 EDA系统的设计分类根据采用计算机辅助技术的介入程度，可以分为三类：第一类：人工设计方法，这是一种传统的设计方法，从方案的提出到验证和修改均采用人工手段完成，尤其是系统的验证需要经过实际搭试电路完成，花费大、效率低、制造周期长。
第二类：借助计算机来完成数据处理、模拟评价、设计验证等部分，由人和计算机共同完成，但由于软件匮乏，该阶段许多工作尚需人工完成。
第三类：该阶段的世纪方法称为电子设计自动化，这个阶段发展起来的EDA 工具，目的是在设计前期将设计工程师从事的许多高层次设计由工具完成。
整个设计过程或大部分设计均有计算机完成。
1.1.2 EDA技术发展表现形式(1) CPLD/FPGA系统：使用EDA技术开发CPLD/FPGA，使自行开发的CPLD/FPGA作为电子系统、控制系统、信息处理系统的主体。
(2) “CPLD/FPGA+MCU”系统：综合应用EDA技术与单片机技术，将自行开发的“CPLD/FPGA+MCU”作为电子系统、控制系统、信息处理系统的主体。
(3) “CPLD/FPGA+专用DSP处理器”系统：将EDA技术与DSP专用处理器配合使用，用“CPLD/FPGA+专用DSP处理器”构成一个数字信号处理系统的整体。
(4) 基于FPGA实现的现代DSP系统：基于SOPC(a System on a Programmable Chip)技术、EDA技术与FPGA技术实现方式的现代DSP系统。
(5) 基于FPGA实现的SOC片上系统：使用超大规模的FPGA实现的，内含1个或数个嵌入式CPU或DSP，能够实现复杂系统功能的单一芯片系统。
(6) 基于FPGA实现的嵌入式系统：使用CPLD/FPGA实现的，内含嵌入式处理器，能满足对象系统要求的特定功能的，能够嵌入到宿主系统的专用计算机应用系统。
1.2 EDA数字系统设计1.2.1 分析方法传统的电路设计方法都是自底向上进行设计的，也就是首先确定可用的元器件，然后根据这些器件进行逻辑设计，完成各模块后进行连接，最后形成系统。
在基于EDA技术的系统设计的最重要环节——在系统的基本功能或行为级上对设计的产品进行描述和定义时，我们采用自顶向下分析，自底向上设计的方法。
所谓“自顶向下分析”，就是指将数字系统的整体逐步分解为各个子系统和模块，若子系统规模较大，则还需将子系统进一步分解为更小的子系统和模块，层层分解，直至整个系统中各子系统关系合理，并便于逻辑电路级的设计和实现为止。
1.2．2 实现方法1．硬件描述语言编程实现法2．原理图设计实现法3．参数可设置兆功能块实现法4．软的或硬的IP核实现法第二章设计要求2 设计基本要求1）设计一个十字路口的交通灯控制器，能显示十字路口东西、南北两个方向的红、黄、绿灯的指示状态。
用两组红、黄、绿三种颜色的灯分别作为东西、南北两个方向的红、黄、绿灯。
变化规律为：东西绿灯亮，南北红灯亮——东西黄灯亮，南北红灯亮——东西红灯亮，南北绿灯亮——东西红灯亮，南北黄灯亮——东西绿灯亮，南北红灯亮……，这样依次循环。
2）南北方向是主干车道，东西方向是支干车道，要求两条交叉道路上的车辆交替运行，主干车道每次通行时间为35秒，支干车道每次通行的时间为25秒，时间可设置修改。
3）在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5秒钟，才能变换运行车道。
4）要求交通控制器有复位功能，在复位信号使能的情况下能够实现交通灯的自动复位，并且要求所有交通灯的状态变化，包括复位信号引起的均发生在时钟脉冲的上升沿。
2.1电路工作原理根据交通灯系统设计要求，可以用一个有限的状态机来实现这个交通灯控制器。
根据功能要求，明确两组交通灯的状态，这两组交通灯总共有四种状态，分别可用st0,st1,st2,st3不表示：st0表示主干路绿灯亮，支干路红灯亮；st1表示主干路黄灯亮，支干路红灯亮；st2表示主干路红灯亮，支干路绿灯亮；st3表示主干路红灯亮，支干路黄灯亮；根据上述四种描述列出的状态转换表如下表1所示及交通灯控制器状态转换图如下图1所示：表1 交通灯控制器状态转换表第三章 系统的设计3 系统设计要求1）设计一个十字路口的交通灯控制器，能显示十字路口东西、南北、南北左转三个方向的红、黄、绿灯的指示状态。
用三组红、黄、绿三种颜色的灯分别作为东西、南北、南北左转三个方向的红、黄、绿灯。
变化规律为：南北绿灯亮，南北左转红灯亮 ，东西红灯亮南北黄灯亮，南北左转红灯亮 ，东西红灯亮南北红灯亮，南北左转绿灯亮 ，东西红灯亮南北红灯亮，南北左转黄灯亮 ，东西红灯亮南北红灯亮，南北左转红灯亮 ，东西绿灯亮秒图1 交通灯控制器状态转换图南北红灯亮，南北左转红灯亮，东西黄灯亮南北绿灯亮，南北左转红灯亮，东西红灯亮这样依次循环。
2）南北方向是主干车道，东西方向是支干车道，要求两条交叉道路上的车辆交替运行，主干车道每次通行时间为35秒，主干转弯车道每次通行时间为20秒，支干车道每次通行的时间为25秒，时间可设置修改。
3）在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5秒钟，才能变换运行车道。
4）要求交通控制器有复位功能，在复位信号使能的情况下能够实现交通灯的自动复位，并且要求所有交通灯的状态变化，包括复位信号引起的均发生在时钟脉冲的上升沿。
5)显示器倒计时显示时间3.1 设计思路1）本交通灯控制器是一个已知主、主左、支干道通行时间的系统，为了满足主、主左、支干道通行时间变化要求，我们可设计一个可预置主、主左、支干道通行时间的交通控制器。
2）交通灯控制器的电路控制主要包括置数器模块、定时计数器模块、主控制器模块和译码器模块。
置数器模块将交通灯的点亮时间预置到置数电路中。
计数器模块以秒为单位倒计时，当计数值减为零时，主控电路改变输出状态，电路进入下一个状态的倒计时。
核心部分是主控制模块。
3.2 设计流程根据设计要求和系统所具有功能，并参考相关的文献资料，经可行方案设计画出如下所示的十字路口交通灯控制器系统框图，及为设计的总体方案，框图如下图（2）所示：图（2）交通灯控制器系统框图3.3 系统结构图3.4 系统程序控制器电路程序：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY ledcontrol ISPORT( reset,clk,urgen : IN STD_LOGIC;state : OUT STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);sub,set1,set2,set3: OUT STD_LOGIC);END ledcontrol;ARCHITECTURE a OF ledcontrol ISSIGNAL count : STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);SIGNAL subtemp: STD_LOGIC;BEGINsub<=subtemp AND (NOT clk) ;statelabel:PROCESS (reset,clk)BEGINIF reset='1' THENcount<="0000000";state<="000";set2<='1';ELSIF clk'event AND clk='1' THENIF urgen='0' THEN count<=count+1;subtemp<='1';ELSE subtemp<='0';END IF;IF count=0 then state<="000";set1<='1';set2<='1';set3<='1';ELSIF count=35 then state<="001";set1<='1';ELSIF count=40 THEN state<="010";set1<='1';set2<='1';ELSIF count=60 THEN state<="011";set2<='1';ELSIF count=65 THEN state<="100";set2<='1';set3<='1';elsif count=90 THEN state<="101";set3<='1';ELSIF count=95 THEN count<="0000000"; ELSE set1<='0';set2<='0';set3<='0';END IF;END IF;END PROCESS statelabel;END a;输出显示电路程序：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY ledshow ISPORT(clk,urgen : IN STD_LOGIC;state : IN STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);sub,set1,set2,set3: IN STD_LOGIC;eg1,ey1,er1,edg2,edy2,edr2,ng1,ny1,nr1: OUT STD_LOGIC;led1,led2 : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));END ledshow;ARCHITECTURE a OF ledshow ISSIGNAL count1,count2,count3: STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);SIGNAL setstate1,setstate2,setstate3: STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO0);SIGNAL etg1,ety1,etr1,edirr1,edirg1,ediry1,norg2,nory2,norr2: STD_LOGIC;BEGINled1<="00000000" WHEN urgen='1' AND clk='0' ELSEcount1 WHEN state="000" ELSEcount1 WHEN state="001" ELSEcount2 WHEN state="010" ELSEcount2 WHEN state="011" ELSEcount2 WHEN state="100" ELSEcount1;led2<="00000000" WHEN urgen='1' AND clk='0' ELSEcount3 WHEN state="000" ELSEcount3 WHEN state="001" ELSEcount3 WHEN state="010" ELSEcount3 WHEN state="011" ELSEcount3 WHEN state="100" ELSEcount3 WHEN state="101" ELSEcount3;etg1<='1' WHEN state="000" AND urgen='0' ELSE '0';ety1<='1' WHEN state="001" AND urgen='0' ELSE '0';etr1<='1' WHEN state="010" or urgen='1' OR state="011" OR state="100" ORstate="101" OR state="110" OR state="111" ELSE '0';edirg1<='1' WHEN state="010" and urgen='0' ELSE '0';ediry1<='1' WHEN state="011" and urgen='0' ELSE '0';edirr1<='1' WHEN state="000" OR urgen='1' OR state="001" OR state="100" OR state="101" OR state="110" OR state="111" ELSE '0';norg2<='1' WHEN state="100" AND urgen='0' ELSE '0';nory2<='1' WHEN state="101" and urgen='0' ELSE '0';norr2<='1' WHEN state="000" OR state="001" OR state="010" OR state="011" OR state="110" OR state="111" OR urgen='1' ELSE '0';setstate1<="00110101" WHEN state="000" ELSE"00000101" WHEN state="001" ELSE"00110000"WHEN state="101" ELSE"00100000" ;setstate2<="00010101" WHEN state="000" ELSE"00100000" WHEN state="010" ELSE"00000101" WHEN state="011" ELSE"00110000" WHEN state="100" ELSE"00000000" ;setstate3<="01100101" WHEN state="000" ELSE"00100101" WHEN state="100" ELSE"00000101" WHEN state="101" ELSE"01100101" ;label3:PROCESS (sub)BEGINIF sub'event AND sub='1' THENIF set3='1' THENcount3<=setstate3;elsif count3(3 downto 0)="0000" then count3<=count3-7; ELSE count3<=count3-1;END IF;ng1<=norg2;ny1<=nory2;nr1<=norr2;END IF;END PROCESS label3;label2:PROCESS (sub)BEGINIF sub'event AND sub='1' THENIF set2='1' THENcount2<=setstate2;elsif count2(3 downto 0)="0000" then count2<=count2-7;ELSE count2<=count2-1; END IF;edg2<=edirg1;edy2<=ediry1;edr2<=edirr1;END IF;END PROCESS label2;label1:PROCESS (sub)BEGINIF sub'event AND sub='1' THENIF set1='1' THENcount1<=setstate1;elsif count1(3 downto 0)="0000" then count1<=count1-7; ELSE count1<=count1-1;END IF;eg1<=etg1;er1<=etr1;ey1<=ety1;END IF;END PROCESS label1;END a;3.5仿真与调试系统总体仿真图如图（3）所示：图（3）系统总体仿真图复位电路仿真图：图（4）复位仿真图系统硬件管脚分配图如下：图（5）管脚分配图第四章心得体会参考文献【1】孙加存《电子设计自动化》西安电子科技大学出版社2008【2】谭会生等主编，《EDA技术及应用》，西安电子科技大学出版社，2001【2】江国强《EDA技术与应用》北京电子工业出版社2003【3】焦素敏《EDA应用技术》北京清华大学出版社2005[此文档可自行编辑修改，如有侵权请告知删除，感谢您的支持，我们会努力把内容做得更好]。