交通燈課程設(shè)計交通信號燈的設(shè)計

1、 嵌入式課程設(shè)計報告 設(shè)計題目：交通信號燈的設(shè)計 指導(dǎo)老師：傅文淵 班級：09電子a姓名：* 學(xué)號：* 目 錄1 課程設(shè)計任務(wù)、內(nèi)容與要求 3頁 1.1 設(shè)計任務(wù)3頁1.2 設(shè)計內(nèi)容3頁1.3 具體要求3頁2 系統(tǒng)設(shè)計方案 4頁2.1 設(shè)計思路4頁2.2 系統(tǒng)原理4頁3 功能模塊及仿真5頁3.1分頻模塊5頁3.2 交通信號控制模塊5頁3.3 顯示控制模塊8頁4 總體設(shè)計電路圖 13頁5硬件驗證14頁6總結(jié) 14頁7 參考書目 15頁 一、任務(wù)與要求基于嵌入式技術(shù)利用vhdl 等硬件描述交通信號燈的系統(tǒng)組成。（1）基本要求：a. 設(shè)計一個南北方向為主干道，東西方向為支干道的；b. 選擇一個標(biāo)準(zhǔn)時

2、鐘發(fā)生電路，為電路提供一個標(biāo)準(zhǔn)1hz 信號；c.（1）交通燈從綠變紅時，有5 秒黃燈亮的間隔時間；（2）交通燈從紅變綠時，有6 秒間隔時間；（3）主干道上的綠燈時間為60 秒，支干道的綠燈時間為35 秒；d在de2 開發(fā)板上演示其狀態(tài)變化過程。（2）發(fā)揮部分：a在signal tap 中顯示指示燈變化的輸出結(jié)果仿真波形圖。b. 在任意時間顯示每個狀態(tài)到該狀態(tài)結(jié)束所需的時間。 交通燈控制系統(tǒng)框圖二、設(shè)計方案用vhdl編寫程序?qū)崿F(xiàn)交通信號控制器的端口控制信號。其中， clk為標(biāo)準(zhǔn)的1hz的時鐘信號；r為復(fù)位信號；spc為緊急情況信號，負(fù)責(zé)緊急情況的處理，當(dāng)緊急情況發(fā)生時，南北主干道和東西支干道均顯

3、示紅燈。該程序定義了4個狀態(tài)s0,s1,s2,s3。當(dāng)狀態(tài)為s0時，南北方向亮綠燈，東西方向亮紅燈60s；當(dāng)為狀態(tài)為s1時，南北方向亮黃燈，東西方向亮紅5s ；當(dāng)狀態(tài)為s2時，南北方向亮紅燈，東西方向綠燈35s；當(dāng)狀態(tài)為s3時，南北方向亮滅燈，東西方向滅燈6s；程序還設(shè)計了一個緊急信號情況，當(dāng)遭遇緊急情況時，主干道和支干道都亮紅燈。狀態(tài)一：主道綠燈次道綠燈持續(xù)時間小于65s時，狀態(tài)保持不變，若持續(xù)時間等于65s時，轉(zhuǎn)換到下一狀態(tài)黃燈。 狀態(tài)二：主道黃燈持續(xù)時間小于5s時，狀態(tài)保持不變，若持續(xù)時間等于5s時，轉(zhuǎn)換到下一狀態(tài)紅燈。 狀態(tài)三：主道黃燈次道紅燈持續(xù)時間小于35s時，狀態(tài)保持不變，若持續(xù)

4、時間等于35s時，轉(zhuǎn)換到下一狀態(tài)滅燈。狀態(tài)四：主道滅燈持續(xù)時間小于46s時，狀態(tài)保持不變，若持續(xù)時間等于6s時，轉(zhuǎn)換到下一狀態(tài)綠燈。狀態(tài)五：緊急情況都亮紅燈。 三、功能模塊模塊一 ：分頻器分頻器實現(xiàn)的是將高頻時鐘信號轉(zhuǎn)換成低頻時鐘信號，clk信號經(jīng)分頻器將50mhz經(jīng)過pll分頻為25mhz在經(jīng)過計數(shù)器分為1hz. 分頻器模塊（div） vhdl源程序：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity div isport(clk3:in std_logic; clkout1:out

5、std_logic); end div;architecture one of div isbeginprocess(clk3)variable cnt:integer range 0 to 1250;variable tmp:std_logic;begin if(clk3event and clk3=1)then if cnt=1249 then cnt:=0; tmp:=not tmp;else cnt:=cnt+1;end if;end if;clkout1=tmp;end process; end one;時序仿真圖：模塊二： 控制器控制器的作用是根據(jù)計數(shù)器計數(shù)的值確定狀態(tài)轉(zhuǎn)換。本控制

6、器的設(shè)計方法是利用時鐘沿的上升沿讀取前級計數(shù)器的計數(shù)值，然后做出反應(yīng)。主要控制紅、綠、黃燈的亮、滅。 vhdl源程序：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;use ieee.std_logic_arith;entity jiaotongd1 is port (clk,r,spc: in std_logic; -時鐘、復(fù)位、特殊情況 light: out std_logic_vector(5 downto 0); -light:g1,r1,y1,g2,r2,y2; q1,q2 : out

7、integer range 0 to 65); end jiaotongd1 ;architecture behav of jiaotongd1 is type states is (s0,s1,s2,s3); -定義枚舉 signal state : states ; signal t1,t2: integer range 0 to 65; begin p1: process (clk,state) begin if r=1then state=s0;t1=60;t2=65; -復(fù)位 elsif spc=1 then light light=100010; t1=t1-1;t2=t2-1;

8、q1=t1;q2=t2; if t1=0 then state=s1;t1=4;t2 light=001010; t1=t1-1;t2=t2-1; q1=t1;q2=t2; if t1=0 then state=s2;t1=35;t2 light=010100; t1=t1-1;t2=t2-1; q1=t1;q2=t2; if t2=0 then state=s3;t1=6;t2 light=000000; t1=t1-1;t2=t2-1; q1=t1;q2=t2; if t1=0 then state=s0;t1=60;t2state=s0;t1=60;t2daoutdaoutdaoutda

9、outdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutdaoutda

10、outdaoutdaoutdaoutdaout1daout1daout1daout1daout1daout1daout1daout1daout1daout1daout1daout2daout2daout2daout2daout2daout2daout2daout2daout2daout2daout2=0000000;end case; end process;end behav;四、總體設(shè)計電路圖 交通燈控制系統(tǒng)總體電路圖 部分管腳分配圖五、硬件驗證：輸入clk接50mhz的晶振，輸出g1、y1、r1、g2、y2、r2分別接到6個發(fā)光二極管上，從而可以顯示主道以及次道之間的紅綠燈亮滅的狀態(tài)。數(shù)碼管依次顯示倒計時時間；結(jié)果正確，滿足要求。六、總結(jié)通過這次實訓(xùn)，我們在程序的功能，源程序修改以及最后的硬件調(diào)試波形仿真中取得了更深一步的成就，通過理論結(jié)合實際進行不斷地修改、討論。填補了我們在這一方面的不足，當(dāng)最后結(jié)果出來的時候，我們心比蜜甜，通