数电电子课设交通灯信号灯课程设计分析.doc

设计课题：交通信号灯控制器 学 院：电气与信息工程学院 专　　业：电气工程及其自动化 班　　级： 学　　号： 姓 名： 目录 一、设计任务及技术要求………………………………………2 1.设计任务…………………………………………………2 2.设计要求…………………………………………………3 二、系统分析与总体方案………………………………………3 1.系统分析…………………………………………………3 2.使用FPGA和VHDL的优点………………………………5 3.设计的总体方案…………………………………………7 三、电路与模块…………………………………………………9 1.交通灯的主程序模块……………………………………10 2.频率转换模块……………………………………………10 四、程序…………………………………………………………11 1.交通灯的主程序模块的VHDL语言程序 ………………12 2.频率转换模块的VHDL语言程序 ………………………16 五、心得体会……………………………………………………19 六、参考文献……………………………………………………20 七、教师评语……………………………………………………21 一、设计任务及技术要求 设计一个十字路口两道路的交通灯控制器，两道路交替通行。由主干道A和支干道B的汇合点形成十字交叉路口，在交叉路口的-每个入口处设置有红，黄，绿三色信号灯。 设计任务： 用红，绿，黄三色发光二极管作信号灯，主干道A为南北向，设红，黄，绿三色灯为AR，AY，AG，支干道B为东西向，三色灯为BR，BY，BG。 主干道车辆较多，所以亮绿灯的时间为50s，支干道亮绿灯的时间为30s，当主干道允许通行亮绿灯的时候支干道亮红灯，相反，支干道允许通行的时候主干道亮红灯。每次由绿灯转变为红灯的时候，其间要亮5s的黄灯作为过渡，以便行驶中的车辆有时间停到禁止线以内。 交通灯正常运行时，用四位数码管M1,M2,M3,M4显示主干道和支干道的倒计时时间，M1M2显示主干道在当前状态的剩余时间；M3M4显示支干道在当前状态的剩余时间。 能实现系统清0，清0后计数器由初始状态开始计数，指示灯指示主干道亮绿灯。 具有一定的扩展功能： 它能实现特殊状态的功能显示，用开关S作为特殊信号传感器，S为1时进入特殊状态并实现下列特殊状态功能： A显示器M1M2M3M4闪烁，即全在0和当前计时时间中交替显示。 B计数器停止计数并保持原来的时间数据。 C东西，南北方向的三色灯全显示红色状态。 D特殊状态解除后能继续返回工作状态。 设计要求： 分析任务，拟定多种方案，根据当时的制作条件，选择一种方案绘制系统框图和设计流程。 设计部分单元电路或编写VHDL描述程序。计算元件参数，确定元器件型号和数量，提出元器件清单。 安装调试硬件电路，或制作CPLD/FPGA为基础的专用集成电路芯片ASIC。 对制作的电路进行功能测试，分析各项计数指标，或对设计的电路进行功能仿真，分析仿真波形。 总结设计资料，打印包括原理图仿真波形的设计报告，校验并演示电路装置。 二、系统分析与总体方案 1.系统分析 通过分析可以知道，所要求设计的十字路口交通灯控制电路要能够使南北、东西各三个灯（绿，黄，红），能够按顺序依次亮灭。红灯亮表示禁止通行，绿灯亮表示可以通行，在绿灯变红灯时先要求黄灯亮几秒钟，以便让停车线以外的车辆停止运行。因为主干道上的车辆多，所以主干道放行的时间要长。因此可以得到路口交通灯系统示意图如图1所示。 图1路口交通灯系统示意图 主干道车辆较多，所以亮绿灯的时间为50s，支干道亮绿灯的时间为30s，当主干道允许通行亮绿灯的时候支干道亮红灯，相反，支干道允许通行的时候主干道亮红灯。每次由绿灯转变为红灯的时候，其间要亮5s的黄灯作为过渡，以便行驶中的车辆有时间停到禁止线以内。还要求三种灯的点亮时间能够以倒计时的形式显示出来。可以用VHDL语言合理设计系统功能，使红黄绿灯的转换有一个准确的时间间隔和转换顺序。分析可得状态顺序与灯亮对应表以及交通灯控制状态图。 态序（S1 S0） 主干道（A） 支干道（B） 亮灯时间 1 （0 0） 黄灯亮 红灯亮 5s 2 （0 1） 红灯亮 绿灯亮 30s 3 （1 0） 红灯亮 黄灯亮 5s 4 （1 1） 绿灯亮 红灯亮 50s 表1状态顺序与灯亮对应表 图2交通灯控制状态图 2.使用FPGA和VHDL的优点 交通灯控制