EDA課程設計-交通燈設計

1、課程 EDA技術課程設計題目 交通燈控制器專業(yè) 電子信息工程 姓名 學號 主要內(nèi)容、根本要求、主要參考資料等主要內(nèi)容：設計一個交通信號燈控制器，由一條主干道和一條支干道集合成十字路口，在每個入口處設置紅、綠、黃三色信號燈，紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行，黃燈亮那么給行駛中的車輛有時間停在禁行線外。根本要求：1、紅、綠、黃發(fā)光二極管作信號燈，用傳感器或邏輯開關作檢測車輛是否到來的信號，實驗電路用邏輯開關代替。2、主干道處于常允許通行的狀態(tài)，支干道有車來時才允許通行。主干道亮綠燈時，支干道亮紅燈；支干道亮綠燈時，主干道亮紅燈。3、主、支干道均有車時，兩者交替允許通行，主干道每次放行45秒，支干道每

2、次放行25秒，設立45秒、25秒計時、顯示電路，選擇1HZ時鐘脈沖作為系統(tǒng)時鐘。4、在每次由綠燈亮到紅燈亮的轉換過程中，要亮5秒黃燈作為過渡，使行駛中的車輛有時間停到禁行線外，設立5秒計時、顯示電路。主要參考資料：1 潘松著.EDA技術實用教程(第二版). 北京：科學出版社,2005.2 康華光主編.電子技術根底 模擬局部. 北京：高教出版社,2006.3 閻石主編.數(shù)字電子技術根底. 北京：高教出版社,2003.完成期限 2021.3.2 指導教師 專業(yè)負責人 2012年 2月27日一、總體設計思想1.根本原理交通燈是城市交通中不可缺少的重要工具，是城市交通秩序的重要保障。本實例就是實現(xiàn)一個

3、常見的十字路通燈功能。讀者通過學習這個交通燈控制器，可以實現(xiàn)一個更加完整的交通燈。例如實現(xiàn)實時配置各種燈的時間，手動控制各個燈的狀態(tài)等。一個十字路口的交通一般分為兩個方向，每個方向具有紅燈、綠燈和黃燈3種，另外每個方向還具有左轉燈，因此每個方向具有4個燈。這個交通燈還為每一個燈的狀態(tài)設計了倒計時數(shù)碼管顯示功能?？梢詾槊恳粋€燈的狀態(tài)設置一個初始值，燈狀態(tài)改變后，開始按照這個初始值倒計時。倒計時 HYPERLINK :/ chinaaet /search/?q=歸零 o 歸零 歸零后，燈的狀態(tài)將會改變至下一個狀態(tài)。值得注意的是，交通燈兩個方向的燈的狀態(tài)是相關的。也就是說，每個方向的燈的狀態(tài)影響著另

4、外一個方向的燈的狀態(tài)，這樣才能夠協(xié)調兩個方向的車流。如果每個方向的燈是獨立變化的，那么交通燈就沒有了意義。2.設計框圖交通燈控制器原理框圖如以下圖所示，包括置數(shù)模塊、計數(shù)模塊、主控制器模塊和譯碼器模塊。置數(shù)模塊將交通燈的點亮時間預置到置數(shù)電路中，計數(shù)模塊以秒為單位倒計時，當計數(shù)值減為零時，主控電路改變輸出狀態(tài)，電路進入下一個狀態(tài)的倒計時。其中，核心局部是主控制模塊。主控制器清零紅 綠 黃特殊狀態(tài)紅 綠 黃定時計數(shù)器置數(shù)器譯碼器顯示器二、設計步驟和調試過程1、總體設計電路2、模塊設計和相應模塊程序1交通燈控制器JTDKZ設計模塊與程序源程序：library ieee;USE IEEE.STD_L

5、OGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY JTDKZ ISPORT(CLK,SM,SB: IN STD_LOGIC;MR,MY,MG,BR,BY,BG: OUT STD_LOGIC);END JTDKZ;ARCHITECTURE ART OF JTDKZ ISTYPE STATE_TYPE IS(A,B,C,D);SIGNAL STATE:STATE_TYPE;BEGINCNT:PROCESS(CLK) ISVARIABLE S:INTEGER RANGE 0 TO 45;VARIABLE CLR,EN:BIT;BEGINIF(C

6、LKEVENT AND CLK=1)THEN IF CLR=0THEN S:=0; ELSIF EN=0 THEN S:=S;ELSES:=S+1;END IF;CASE STATE ISWHEN A=MR=0;MY=0;MG=1; BR=1;BY=0;BG=0; IF(SB AND SM)=1THENIF S=45 THENSTATE=B;CLR:=0;EN:=0;ELSE STATE=A;CLR:=1;EN:=1; END IF;ELSIF(SB AND (NOT SM)=1THENSTATE=B;CLR:=0;EN:=0;ELSE STATEMR=0;MY=1;MG=0; BR=1;BY

7、=0;BG=0;IF S=5 THENSTATE=C;CLR:=0;EN:=0;ELSESTATEMR=1;MY=0;MG=0; BR=0;BY=0;BG=1;IF(SM AND SB)=1THENIF S=25 THENSTATE=D;CLR:=0;EN:=0;ELSESTATE=C;CLR:=1;EN:=1;END IF;ELSIF SB=0 THENSTATE=D;CLR:=0;EN:=0;ELSESTATEMR=1;MY=0;MG=0; BR=0;BY=1;BG=0;IF S=5 THENSTATE=A;CLR:=0;EN:=0;ELSESTATE=D;CLR:=1;EN:=1;END

8、 IF;END CASE;END IF;END PROCESS CNT;END ARCHITECTURE ART;2顯示控制單元CSKZ設計模塊與程序源程序：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY CSKZ IS PORT(EN45,EN25,EN05M,EN05B:IN STD_LOGIC;AIN45M,AIN45B:IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);AIN25M,AIN25B,AIN05:IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNT

9、O 0); DOUTM,DOUTB:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);END ENTITY CSKZ;ARCHITECTURE ART OF CSKZ ISBEGINPROCESS(EN45,EN25,EN05M,EN05B) ISBEGINIF EN45=1 THENDOUTM=AIN45M(7 DOWNTO 0);DOUTB=AIN45B(7 DOWNTO 0); ELSIF EN05M =1THENDOUTM=AIN05(7 DOWNTO 0);DOUTB=AIN05(7 DOWNTO 0);ELSIF EN25=1 THENDOUTM=AIN25M(7

10、DOWNTO 0);DOUTB=AIN25B(7 DOWNTO 0);ELSIF EN05B=1 THENDOUTM=AIN05(7 DOWNTO 0);DOUTB=AIN05(7 DOWNTO 0);END IF ;END PROCESS;END ARCHITECTURE ART;3倒計時45sCNT45s設計模塊與程序源程序：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;IC_UNSIGNED.ALL;ENTITY CNT45S ISPORT(SB,CLK,EN45:IN STD_LOGIC; DOUT45M,DOUT45B:OUT STD_LOGIC_

11、VECTOR(7 DOWNTO 0);END CNT45S;ARCHITECTURE ART OF CNT45S IS SIGNAL CNT6B:STD_LOGIC_VECTOR(5 DOWNTO 0); BEGIN PROCESS(SB,CLK,EN45) IS BEGIN IF SB=0 THEN CNT6B=CNT6B-CNT6B-1; ELSIF(CLKEVENT AND CLK=1)THEN IF EN45=1THEN CNT6B=CNT6B+1; ELSIF EN45=0THEN CNT6BDOUT45M=01000101;DOUT45BDOUT45M=01000100;DOUT4

12、5BDOUT45M=01000011;DOUT45BDOUT45M=01000010;DOUT45BDOUT45M=01000001;DOUT45BDOUT45M=01000000;DOUT45BDOUT45M=00111001;DOUT45BDOUT45M=00111000;DOUT45BDOUT45M=00110111;DOUT45BDOUT45M=00110110;DOUT45BDOUT45M=00110101;DOUT45BDOUT45M=00110100;DOUT45BDOUT45M=00110011;DOUT45BDOUT45M=00110010;DOUT45BDOUT45M=00

13、110001;DOUT45BDOUT45M=00110000;DOUT45BDOUT45M=00101001;DOUT45BDOUT45M=00101000;DOUT45BDOUT45M=00100111;DOUT45BDOUT45M=00100110;DOUT45BDOUT45M=00100101;DOUT45BDOUT45M=00100100;DOUT45BDOUT45M=00100011;DOUT45BDOUT45M=00100010;DOUT45BDOUT45M=00100001;DOUT45BDOUT45M=00100000;DOUT45BDOUT45M=00011001;DOUT4

14、5BDOUT45M=00011000;DOUT45BDOUT45M=00010111;DOUT45BDOUT45M=00010110;DOUT45BDOUT45M=00010101;DOUT45BDOUT45M=00010100;DOUT45BDOUT45M=00010011;DOUT45BDOUT45M=00010010;DOUT45BDOUT45M=00010001;DOUT45BDOUT45M=00010000;DOUT45BDOUT45M=00001001;DOUT45BDOUT45M=00001000;DOUT45BDOUT45M=00000111;DOUT45BDOUT45M=00

15、000110;DOUT45BDOUT45M=00000101;DOUT45BDOUT45M=00000100;DOUT45BDOUT45M=00000011;DOUT45BDOUT45M=00000010;DOUT45BDOUT45M=00000001;DOUT45BDOUT45M=01000110;DOUT45B=01010001;END CASE;END PROCESS;END ARCHITECTURE ART;4倒計時25sCNT25s設計模塊與程序源程序：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGN

16、ED.ALL;ENTITY CNT25S IS PORT(SB,SM,CLK,EN25:IN STD_LOGIC; DOUT25M,DOUT25B:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);END ENTITY CNT25S;ARCHITECTURE ART OF CNT25S IS SIGNAL CNT5B:STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 0); BEGINPROCESS(SB,SM,CLK,EN25)ISBEGIN IF SB=0 OR SM=0THEN CNT5B=CNT5B-CNT5B-1; ELSIF SM=0THEN CNT5B=CNT5

17、B-CNT5B-1; ELSIF(CLKEVENT AND CLK=1)THEN IF EN25=1THEN CNT5B=CNT5B+1; ELSIF EN25=0THEN CNT5BDOUT25B=00100101;DOUT25MDOUT25B=00100100;DOUT25MDOUT25B=00100011;DOUT25MDOUT25B=00100010;DOUT25MDOUT25B=00100001;DOUT25MDOUT25B=00100000;DOUT25MDOUT25B=00011001;DOUT25MDOUT25B=00011000;DOUT25MDOUT25B=00010111

18、;DOUT25MDOUT25B=00010110;DOUT25MDOUT25B=00010101;DOUT25MDOUT25B=00010100;DOUT25MDOUT25B=00010011;DOUT25MDOUT25B=00010010;DOUT25MDOUT25B=00010001;DOUT25MDOUT25B=00010000;DOUT25MDOUT25B=00001001;DOUT25MDOUT25B=00001000;DOUT25MDOUT25B=00000111;DOUT25MDOUT25B=00000110;DOUT25MDOUT25B=00000101;DOUT25MDOUT

19、25B=00000100;DOUT25MDOUT25B=00000011;DOUT25MDOUT25B=00000010;DOUT25MDOUT25B=00000001;DOUT25MDOUT25B=00100110;DOUT25M=00110001;END CASE;END PROCESS;END ARCHITECTURE ART;5倒計時5sCNT05s的設計模塊與程序源程序：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY CNT05S ISPORT(CLK,EN05M,EN05

20、B:IN STD_LOGIC; DOUT5:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);END CNT05S;ARCHITECTURE ART OF CNT05S IS SIGNAL CNT3B:STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0); BEGIN PROCESS(CLK,EN05M,EN05B)IS BEGIN IF(CLKEVENT AND CLK=1)THEN IF EN05M=1THEN CNT3B=CNT3B+1; ELSIF EN05B=1THEN CNT3B=CNT3B+1; ELSECNT3BDOUT5DOUT5DOUT5DOUT5DOUT5DOUT5=00000000; END CASE; END PROCESS;END ARCHITECTURE ART;3、仿真及仿真結果分析仿真圖4、實驗調試結果開始時，支干道沒有車輛行駛。主干道處于常通行狀態(tài)，支干道處于禁止狀態(tài)；當支干道有車來時，主干道亮綠燈，經(jīng)行45秒倒計時，支干道亮紅燈，經(jīng)行25秒倒計時；主干道45秒倒計時結束后跳變到黃燈，進行5秒倒計時，支干道繼續(xù)亮紅燈，進行倒計時；主干道5秒倒計時結束后跳變到紅燈，經(jīng)行45秒倒計時，支干道跳變到綠燈，進行25秒倒計時；支干道25秒倒計時結束后跳變到黃燈，進行5秒倒計時，主干道繼續(xù)亮紅燈，進行倒