eda大作业交通灯终.pdf

一、选题目的 在十字路口，四面都悬挂着红、黄、绿、三色交通信号灯，它是 不出声的交通警察。红绿灯是国际统一的交通信号灯。交通灯遍布 大街小巷，是日常生活中常见，但又必不可少的一种必需品。虽然常 见但是之前一直不知道交通灯的内部工作原理与实现方式。这次EDA 实验选题中，恰巧有交通灯的设计，我便选了这个题目，想用EDA 了 解交通灯实现原理，并且练习VHDL 语言的使用 二、设计目标 设计一个十字路口交通控制系统，其东西，南北两个方向除了有 红、黄、绿灯指示是否允许通行外，还设有时钟，以倒计时方式显示 每一路允许通行的时间，绿灯，黄灯，红灯的持续时间分别是40、5 和45 秒。当东西或南北两路中任一道上出现特殊情况，例如有消防 车，警车要去执行任务，此时交通控制系统应可由交警手动控制立即 进入特殊运行状态，即两条道上的所有车辆皆停止通行，红灯全亮， 时钟停止计时，且其数字在闪烁。当特殊运行状态结束后，管理系统 恢复原来的状态，继续正常运行。 三、实现方案 1.根据设计目标可知此交通控制器的一个循环周期为T=90s，可 分为四个阶段，据此可以在一个周期内各个不同的阶段依据数码显示 的特点来设计显示电路倒数的功能。 第一阶段：A 路绿灯亮，B 路红灯亮 第一阶段内A 路绿灯亮的时间范围是39~0，B 路红灯亮的时间范 围是44~5，则可记为q1=40-p，q2=45-p，再将q1 和q2 分别送给显 示电路显示。（此时p 为一个周期内的第一阶段，即为1~40） 第二阶段：A 路黄灯亮，B 路红灯亮 第二阶段内A 路黄灯亮的时间范围是4~0，B 路红灯亮的时间范 围是4~0，则可记为q1=45-p，q2=45-p，再将q1 和q2 分别送给显示 电路显示。（此时p 为一个周期内的第二阶段，即为41~45） 第三阶段：A 路红灯亮，B 路绿灯亮 第三阶段内A 路红灯亮的时间范围是44~5，B 路绿灯亮的时间范 围是39~0，则可记为q1=90-p，q2=85-p，再将q1 和q2 分别送给显 示电路显示。（此时p 为一个周期内的第三阶段，即为46~85） 第四阶段：A 路红灯亮，B 路黄灯亮 第四阶段内A 路红灯亮的时间范围是4~0，B 路黄灯亮的时间范 围是4~0，则可记为q1=90-p，q2=90-p，再将q1 和q2 分别送给显示 电路显示。（此时p 为一个周期内的第四阶段，即为86~90） 亮灯情况 持续时 A 车道 B 车道 车辆行驶状况 间 （秒） 红亮 红亮 紧急状况，A/B 车道均禁止通行 ~ 绿亮 红亮 A 车道通行，B 车道禁止通行 40 黄亮 红亮 A 车道缓行，B 车道禁止通行 5 红亮 绿亮 A 车道禁止通行，B 车道通行 40 红亮 黄亮 A 车道禁止通行，B 车道缓行 5 2.特殊运行状态的设计 设计一个开关，当启动此开关时，A 路和B 路都红灯亮，且显示电 路数字停止计时并闪烁。 据此可知此开关的优先级在 1Hz 信号之前，而显示电路的闪烁则 可由一个判断来完成：当启动此开关且信号为高电平时使显示电路不 显示数字，而启动此开关且信号为低电平时使显示电路显示数字，此 即实现了显示电路闪烁的功能。 四、设计过程 本次EDA 实验的交通灯设计，采用混合设计输入方式。先在电路 图中画出实验电路所需输入，输出。然后使用VHDL 产生设计输入， 用VHDL 代码生成交通灯控制元件（如下），该元件控制这两个红灯， 两个绿灯，两个黄灯的循环工作，并控制着两组计时器，一个显示绿 灯道路剩余可通行时间，另一个显示红灯禁止通行时间，还有紧急制 动装置，根据VHDL