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EDA课程设计
题目:交通灯控制器VHDL设计
专业:通信工程
班级:081
姓名:
学号:
设计题目:
交通灯控制器VHDL设计
设计目标:
1、 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。
2、 红、绿、黄发光二极管作信号灯,。
3、 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。
4、 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。
5、 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。
设计方案:可选原理图输入法或VHDL语言,也可以两种方式结合使用。
设计原理:
1、 选择1HZ时钟脉冲作为系统时钟。
2、 45秒、25秒、5秒定时信号可用顺计时,计时起始信号由主控电路给出,每当计满所需时间,即向主控电路输出“时间到”信号,并使计数器清零,由主控电路启、闭三色信号灯或启动另一计时电路。
3、 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….,依次循环。
4、 南北方向是主干道车道,东西方向是支干道车道,两条交叉道路上的车辆交替运行,主干道每次通行时间都设为45秒,支干道每次通行时间都设为25秒。
5、 在绿灯转为红灯时,黄灯先亮5秒钟,之后变换运行车道。交通灯控制器具有复位功能,在复位信号使能的情况下能够实现交通灯的自动复位,并且所有交通灯的状态变化,包括复位信号引起的均发生时钟脉冲的上升沿处。
6、 本系统包括5s、25s、45s计数模块(cnt5、cnt25、cnt45),状态转换模块(zhukong)组成。原理图如图1。
图1 系统原理图
设计内容:
1、状态转换模块(zhukong)接收计数模块的输出信号并根据时钟完成状态转换,控制相应计数器工作,逻辑上为MOORE型状态机。各状态如表1所示。
状态C_ST
ST0
ST1
ST2
ST3
主干道交通灯
红(25s)
红(5s)
绿(45s)
黄(5s)
支干道交通灯
绿(25s)
黄(5s)
红(45s)
红(5s)
表1 状态转换模块4种状态
根据状态表编辑状态转换模块(zhukong)的VHDL文本,输入信号:c5,c25,c45(计数器输出信号);时钟(clk)、复位信号(reset)输出信号:en5,en25,en45(计数器使能信号);Q(交通灯信号)。
输出Q值对应的交通灯的关系如表2所示。
路口
东路口
西路口
北路口
南路口
灯色
绿
黄
红
绿
黄
红
绿
黄
红
绿
黄
红
Q值
0/1
0/1
0/1
0/1
0/1
0/1
0/1
0/1
0/1
0/1
0/1
0/1
表2 输出Q值各位对应的交通灯
编译、综合和仿真,生成元器件。其状态转换图如图2所示。
图2 zhukong模块状态转换图
2、 计数模块由相应计数器构成,加入使能端、复位端。完成每个计数器的编辑、编译、综合和仿真并生成元器件。
3、 建立原理图,连接各器件并编译、综合和仿真。
仿真结果:
进行系统仿真,波形如图3。当复位信号使能时,回到初始状态。
图3 系统仿真波形
总结:
附录
(1)zhukong.vhd
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
ENTITY zhukong IS
PORT (c5,c25,c45,clk,reset:IN STD_LOGIC;
en5,en25,en45:out std_logic;
Q : OUT STD_LOGIC_VECTOR(11 DOWNTO 0));
END zhukong;
ARCHITECTURE behav OF zhukong IS
TYPE ST_TYPE IS (ST0, ST1, ST2, ST3);
SIGNAL C_ST : ST_TYPE ;
BEGIN
PROCESS(clk,reset)
BEGIN
IF reset ='1' THEN C_ST <= S
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