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天津工业大学

EDA课程设计报告

题目：交通灯控制器

班级：电子1301

学号：

姓名：

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一、设计目的

1.了解交通灯的变化规律；

2.掌握VHDL编程语言，了解实际设计中的优化方案。

二、开发软件

QuartusII

三、设计任务及分析

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。

题目分析：根据题目要求可以知道，系统需要在几种不同的状态之间进行

切换，为了设计的方便，并且实现高效率和高可靠的逻辑控制，这里我们采用

状态机的方法进行设计。

四、设计方案

主控电路是一个单进程Moore型有限状态机，通过接收计数器发送的“时

间到”（进位）信号以及根据s（用来指示支干道是否有车来，‘1’表示支干道

没有车来，‘0’支干道有车来）的值进行状态的切换，实现对十字路口主干道、

支干道两个方向的红、黄、绿灯状态的控制。

系统框图如图一所示。

图一系统整体框图

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具体控制过程为：当s=‘1’时，支干道没有车来，主干道处于常允许通行

的状态，此时主干道亮绿灯，支干道亮红灯；当s=‘0’时，支干道有车来，即

主、支干道均有车，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，且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。

变化规律为：主干道绿灯亮，支干道红灯亮→主干道黄灯亮，支干道红灯亮→

主干道红灯亮，支干道绿灯亮→主干道红灯亮，支干道黄灯亮→主干道绿灯亮，

支干道红灯亮…，这样依次循环。

由于主、支干道有45秒和25秒的放行时间，以及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，所以设计45秒、25秒和5秒计时电路，

均采用倒计时。

关于显示的问题，译码电路是把对应的二进制码直接转换成数码管显示时

的码字，并且由于实验箱上采用的是8位数码管，所以必须采用数码管的动态

扫描。

五、各模块功能介绍

1.顶层原理图及基本原理

如图1-1所示，系统时钟（48M）经过分频得到1HZ方波，为状态机和计数

器提供时钟，lsdsn[5..0]六位总线分别表示主干道和支干道的绿灯、黄灯、红

灯。ledsn[5]：主干道绿灯，ledsn[4]：主干道黄灯，ledsn[3]：主干道红灯，

ledsn[2]：支干道绿灯，ledsn[1]：支干道黄灯，ledsn[0]：支干道红灯。