课程设计之智能交通灯控制器

1、智能交通灯控制器设计者：蒋晓婷班级：电气工程及其自动化9班学号：20080711304指导老师：苏娟N设计内容功能设计：EW1、交通灯分南北方向和东西方向红绿灯安排，SN为主干道，EW为支干道。此交通灯分为正常模式和紧急S模式，在正常模式下分为白天模式和夜间模式。2、交通灯可以根据时钟的时间自动从白天模式转为黑夜模式，交通灯紧急模式和正常模式之间的转换通过开关控制，且当从紧急模式回复到正常模式时，数码管显示回到最初状态。3、白天模式：主干道工作时:SN（南北直走）绿灯40秒，黄灯5秒；SWNE（南拐西、北拐东）绿灯20秒，黄灯5秒。支干道工作时：EW（东西直走）绿灯20秒，黄灯5秒，WNES（

2、西拐北、东拐南）绿灯20秒，黄灯5秒。4、黑夜模式：主干道工作时:SN（南北直走）绿灯20秒，黄灯5秒；SWNE（南拐西、北拐东）绿灯10秒，黄灯5秒。支干道工作时：EW（东西直走）绿灯15秒，黄灯5秒，WNES（西拐北、东拐南）绿灯10秒，黄灯5秒。5、紧急模式：主干道与支干道全亮红灯且显示为00。6、设计直走与左拐的功能是为了防止左拐与对面直走的车辆相撞。程序模块：开关模块：O0、控制板上灯的打开，O2控制正常模式和黑夜模式的选择，O4、控制键盘的复位。键盘模块：1、控制JTD模块、时钟模块和JTDLCD模块的复位。JTD模块：此模块为主控模块，主要实现将20MHZ分频到2.6HZ后，由此

3、脉冲通过计数得到交通灯的状态与分秒信号，并将此信号送给JTDLCD模块。时钟模块：将20MHZ分频到2.6HZ，由此脉冲进行计数器的计数。输出信号给主控模块，实现白天与黑夜模式的自动转换。JTDLCD模块：显示交通灯状态及其时间。原理图：一、开关模块功能介绍：O0、控制下载JTDLCD上灯的显示，O2、控制主控模块上CM的选择，CM为0时为正常模式，CM为1时为紧急模式。O4、控制键盘模块的复位R,键盘只有在复位后才能正常使用，R为1有效。二、键盘模块功能介绍：将板上键盘变为16个按键，从左上到右下，按键按下时，对应输出为1，松开为0。支持多个按键(必须是同一行)同时按下，带防抖,与NANOB

4、OARD库中器件KEYPAD直接相连。管脚说明： ICOL3.0、OROW3.0连接KEYPAD器件，输入：CPIN 时钟脉冲输入 按20MHz设计，链接脉冲发生器。 复位R链接开关O4。输出：Y15.0 16个按键输出。当按下Y1时，JTD模块、时钟模块和JTDLCD模块复位，Y1链接JTD模块R、时钟模块R、R1和JTDLCD模块R。模块程序VHDL语言如下：LIBRARYIEEEUSEIEEESTD_LOGIC_1164ALLUSEIEEESTD_LOGIC_UNSIGNEDALLentityPADTOKEYisportCPINRINYOUTDOWNTOICOLINDOWNTOOROWO

5、UTDOWNTOENDENTITYarchitectureJGTofPADTOKEYisTYPESTATESISSIGNALSSTATESSIGNALSROWDOWNTOSIGNALCPCTRANGETOSIGNALCTDELAYRANGETOSIGNALCPBEGINPROCESSCPINBEGINIFCPINCPINTHENIFCPCTTHENCPCTCPCPELSECPCTCPCTENDIFENDIFENDPROCESSPROCESSCPRVARIABLENRANGETOBEGINIFRTHENSY"0000000000000000"SROW"1110&qu

6、ot;NELSIFCPCPTHENCASESISWHENSWHENOROWSROWSWHENSCASENISWHENYDOWNTOICOLWHENYDOWNTOICOLWHENYDOWNTOICOLWHENYDOWNTOICOLWHENOTHERSNULLENDCASEWHENIFNTHENNSCTDELAYSROW"1110"ELSENNSSROWSROWDOWNTOSROWENDIFWHENIFCTDELAYTHENSCTDELAYELSECTDELAYCTDELAYENDIFENDCASEENDIFENDPROCESSENDJGT三、JTD模块功能介绍：此为主控模块，

7、在此模块中将20MHZ的脉冲分频为2.6HZ的脉冲，实现交通灯红黄绿的变换，实现红黄绿灯分秒的计数，实现正常模式与紧急模式的转换，接收来自时钟的脉冲，实现白天模式与黑夜模式的自动转换。管脚说明：输入：CM:为0时选择正常模式，为1时选择紧急模式，连接开关O2。 CPIN:脉冲输入，连接脉冲端口。 SWITCH:为1时选择白天模式，为0时选择黑夜模式，连接时钟模块的MICOUT1。 R:复位，连接键盘模块KEY0。输出：EW7.0:输出东西直走方向分秒信号。 EWRYG2.0:输出东西直走方红黄绿灯状态信号。 SN7.0: 输出南北直走方向分秒信号。 SNRYG2.0: 输出南北直走方红黄绿灯状

8、态信号 SWNE7.0: 输出南拐西、北拐东方向分秒信号。 SWNERYG2.0: 输出南拐西、北拐东红黄绿灯状态信号 WNES7.0：输出西拐北、东拐南方向分秒信号。 WNESRYG2.0: 输出西拐北、东拐南方红黄绿灯状态信号。程序VHDL语言如下：LIBRARYIEEEUSEIEEESTD_LOGIC_1164ALLUSEIEEESTD_LOGIC_UNSIGNEDALLUSEIEEESTD_LOGIC_ARITHALLentityJTDisportCPINRSWITCHCMINSNSWNEEWWNESOUTDOWNTOEWRYGSNRYGSWNERYGWNESRYGOUTDOWNTOe

9、ndentityarchitectureJGTofJTDisSIGNALCTEWCTSNCTSWNECTWNESDOWNTOSIGNALCTFPRANGETOSIGNALCPTYPESTATESISSIGNALSSTATESBEGINPROCESSCPINBEGINIFCPINCPINTHENIFCTFPTHENCTFPCPCPELSECTFPCTFPENDIFENDIFENDPROCESSPROCESSSWITCHCMCPRBEGINIFCMTHENIFSWITCHTHEN- SN SWNE EW WNES-S0:G40 R70 00-S1:Y05 R30-S2: 00 G20 R25-S3

10、: Y05 R05-S4:R50 00 G20-S5:R30 Y05-S6:R25 00 G20-S7:R05 Y05IFRTHEN-复位 SCTSN"28"CTEW"46"CTWNES"00"SNRYG"001"EWRYG"100"ELSIFCPCPTHENCASESISWHENIFCTSN"01"THENSCTSN"05"CTEW"1E"SNRYG"010"EWRYG"100"ELSECTSN

11、CTSNCTEWCTEWENDIFWHENIFCTSN"01"THENSCTEW"19"CTSN"00"CTSWNE"14"SWNERYG"001"EWRYG"001"ELSECTSNCTSNCTEWCTEWENDIFWHENIFCTSWNE"01"THENSCTSWNE"05"CTEW"05"SWNERYG"010"EWRYG"100"ELSECTSWNECTSWNECTEW

12、CTEWENDIFWHENIFCTSWNE"01"THENSCTSN"32"CTSWNE"00"CTEW"14"SNRYG"100"EWRYG"001"ELSECTSWNECTSWNECTEWCTEWENDIFWHENIFCTEW"01"THENSCTSN"1E"CTEW"05"SNRYG"100"EWRYG"010"ELSECTSNCTSNCTEWCTEWENDIFWHENI

13、FCTEW"01"THENSCTSN"19"CTWNES"14"CTEW"00"SNRYG"100"WNESRYG"001"ELSECTSNCTSNCTEWCTEWENDIFWHENIFCTWNES"01"THENSCTSN"05"CTWNES"05"SNRYG"100"EWRYG"010"ELSECTSNCTSNCTWNESCTWNESENDIFWHENIFCTWNES&qu

14、ot;01"THENSCTSN"28"CTEW"46"CTWNES"00"SNRYG"001"EWRYG"100"ELSECTSNCTSNCTWNESCTWNESENDIFWHENOTHERSNULLENDCASEENDIFELSIFSWITCHTHEN-黑夜- SN SWNE EW WNES-S0:G20 R40 00-S1:Y05 R20-S2:00 G10 R15-S3: Y05 R05-S4:R35 00 G15-S5:R20 Y05-S6:R15 00 G10-S7:R05

15、Y05IFRTHEN-复位 SCTSN"14"CTEW"28"CTWNES"00"SNRYG"001"EWRYG"100"ELSIFCPCPTHENCASESISWHENIFCTSN"01"THENSCTSN"05"CTEW"14"SNRYG"010"EWRYG"100"ELSECTSNCTSNCTEWCTEWENDIFWHENIFCTSN"01"THENSCTEW"

16、05"CTSN"00"CTSWNE"0F"SWNERYG"001"EWRYG"001"ELSECTSNCTSNCTEWCTEWENDIFWHENIFCTSWNE"01"THENSCTSWNE"05"CTEW"05"SWNERYG"010"EWRYG"100"ELSECTSWNECTSWNECTEWCTEWENDIFWHENIFCTSWNE"01"THENSCTSN"23&quo

17、t;CTSWNE"00"CTEW"0F"SNRYG"100"EWRYG"001"ELSECTSWNECTSWNECTEWCTEWENDIFWHENIFCTEW"01"THENSCTSN"14"CTEW"05"SNRYG"100"EWRYG"010"ELSECTSNCTSNCTEWCTEWENDIFWHENIFCTEW"01"THENSCTSN"0F"CTEW"00&q

18、uot;CTWNES"0A"SNRYG"100"WNESRYG"001"ELSECTSNCTSNCTEWCTEWENDIFWHENIFCTWNES"01"THENSCTSN"05"CTWNES"05"SNRYG"100"EWRYG"010"ELSECTSNCTSNCTWNESCTWNESENDIFWHENIFCTWNES"01"THENSCTSN"14"CTEW"28"CTWN

19、ES"00"SNRYG"001"EWRYG"100"ELSECTSNCTSNCTWNESCTWNESENDIFWHENOTHERSNULLENDCASEENDIFENDIFELSIFCMTHENCTSN"00"CTEW"00"CTSWNE"00"CTWNES"00"EWRYG"100"SNRYG"100"WNESRYG"100"SWNERYG"100"ENDIFENDPROCE

20、SSPROCESSCTEWCTSNCTSWNECTWNES-将16进制转换为BCD码BEGINIFCTEW"0A"THENEWCTEWELSIFCTEW"14"THENEWCTEWELSIFCTEW"1E"THENEWCTEWELSIFCTEW"28"THENEWCTEWELSIFCTEW"32"THENEWCTEWELSIFCTEW"3C"THENEWCTEWELSIFCTEW"46"THENEWCTEWELSEEWCTEWENDIFIFCTSN&quo

21、t;0A"THENSNCTSNELSIFCTSN"14"THENSNCTSNELSIFCTSN"1E"THENSNCTSNELSIFCTSN"28"THENSNCTSNELSIFCTSN"32"THENSNCTSNELSIFCTSN"3C"THENSNCTSNELSIFCTSN"46"THENSNCTSNELSESNCTSNENDIFIFCTSWNE"0A"THENSWNECTSWNEELSIFCTSWNE"14"THENSW

22、NECTSWNEELSIFCTSWNE"1E"THENSWNECTSWNEELSIFCTSWNE"28"THENSWNECTSWNEELSIFCTSWNE"32"THENSWNECTSWNEELSIFCTSWNE"3C"THENSWNECTSWNEELSESWNECTSWNEENDIFIFCTWNES"0A"THENWNESCTWNESELSIFCTWNES"14"THENWNESCTWNESELSIFCTWNES"1E"THENWNESCTWNESELS

23、IFCTWNES"28"THENWNESCTWNESELSIFCTWNES"32"THENWNESCTWNESELSIFCTWNES"3C"THENWNESCTWNESELSEWNESCTWNESENDIFENDPROCESSENDJGT四、时钟模块功能介绍：将20MHZ的脉冲分频为2.6HZ，由此脉冲作为分秒的计数，秒计数为60进制，分计数为5进制。当分秒从00计数到20时，MICOUT1输出为1；当分秒从20计数到40时，MICOUT1输出为0。管脚说明：输入:CPIN：连接脉冲端口。 R、R1：复位，连接键盘模块KEY0,为1有

24、效。输出：MICOUT：输出信号，连接SWITCH。程序WHDL语言如下：LIBRARYIEEEUSEIEEESTD_LOGIC_1164ALLUSEIEEESTD_LOGIC_UNSIGNEDALLUSEIEEESTD_LOGIC_ARITHALLENTITYCLOCK1ISPORTCPINRR1INMICOUT1OUTENDCLOCK1ARCHITECTUREJGTOFCLOCK1ISTYPESTATESIS-3个状态:分秒:00 20 40SIGNALSSTATESSIGNALMICCDOWNTOSIGNALSCEDOWNTOSIGNALCTFPRANGETOSIGNALCPBEGINP

25、ROCESSCPIN-分频到2.6HZ, T=0.38S BEGINIFCPINCPINTHENIFCTFPTHENCTFPCPCPELSECTFPCTFPENDIFENDIFENDPROCESSPROCESSCPRBEGINIFRTHEN-复位到00MICOUT1S- 分秒 输出ELSIFCPTHEN-S0 00 1CASESIS-S1 20 0WHENMICOUT1-S2 40 1SWHENIFMICC"0010"THENMICOUT1SENDIFWHENIFMICC"0100"THENSENDIFENDCASEENDIFENDPROCESSPROC

26、ESSCPR1BEGINIFR1THEN-复位SCE"00000000"MICC"0000"ELSIFCPTHEN-若秒为*9则变*0，在此情况下： IFSCEDOWNTO"1001"THEN-若*=5则秒为00，在此情况下：SCEDOWNTO"0000"-若分为4则分0；否则分+ IFSCEDOWNTO"0101"THENSCE"00000000"IFMICC"0100"THENMICC"0000"ELSEMICCMICCENDIFE

27、LSESCEDOWNTOSCEDOWNTO-若*！=5则*+ ENDIFELSESCEDOWNTOSCEDOWNTO-若秒个位不为9，则个位+ ENDIFENDIFENDPROCESSENDJGTEW7.0:输入东西直走方向分秒信号，连接主控模块。 EWRYG2.0:输入东西直走方红黄绿灯状态信号，连接主控模 块。 SN7.0: 输入南北直走方向分秒信号，连接主控模块。 SNRYG2.0: 输入南北直走方红黄绿灯状态信号，连接主控模块。 SWNE7.0: 输入南拐西、北拐东方向分秒信号，连接主控模块。 SWNERYG2.0: 输入南拐西、北拐东红黄绿灯状态信号，连接主控模块。 WNES7.0：

28、输入西拐北、东拐南方向分秒信号，连接主控模块。 WNESRYG2.0: 输入西拐北、东拐南方红黄绿灯状态信号，连接主控模块。 BUSY：连接显示端口BUSY，判断数码管是否忙碌。输出：CLK:给显示端口脉冲。 REST:给显示端口复位信号。 DATA7.0:输出显示端口可识别的分秒计数。 ADDR3.0:给显示端口可识别的交通灯状态显示。 OUTLINE: STORBE:输出显示端口的数据输入信号，1有效。程序VHDL语言如下：LIBRARYIEEEUSEIEEESTD_LOGIC_1164ALLUSEIEEESTD_LOGIC_UNSIGNEDALLentityJTDLCDisportCPI

29、NRBUSYINEWSWNEWNESSNINDOWNTOEWRYGSWNERYGWNESRYGSNRYGINDOWNTOCLKRSTSTROBEOUTLINEOUTDATAOUTDOWNTOADDROUTDOWNTOendentityarchitectureJGTofJTDLCDisTYPESTATESISSIGNALSSTATESSIGNALLCDPTRANGETOSIGNALCPCTRANGETOSIGNALCPSIGNALASCEWASCSWNEASCWNESASCSNDOWNTObeginPROCESSCPINRBEGINCLKCPINIFRTHENCPCTELSIFCPINCPINT

30、HENIFCPCTTHENCPCTCPCPELSECPCTCPCTENDIFENDIFENDPROCESSPROCESSCPR-主进程：拟采用500us时钟，即在500us后完成状态转换，修改LCDPT指针BEGIN-S1,S2完成初始化固定显示的功能IFRTHENSLCDPTRSTELSIFCPCPTHEN-S0:初始状态,在R=1时，处于S0状态,LCDPT=0CASESISWHENSLCDPTRST-输出rst=1, 转S1 WHENRSTSTROBE-S1:输出RST=0;LCD数据输入无效IFBUSYTHEN-判断BUSY=0?LCDPTLCDPT-Y: LCDPT+1; IFLCD

31、PTTHEN-LCDPT到固定最后？ ¿S-是：到最后就到动态扫描S3 ELSE-否: ->S2SENDIFENDIF-N; NULLWHENSSTROBE-S2:给出STROBE信号。转S1 -S3S4完成扫描显示功能 WHENSTROBE-S3:BUSY=0? :Y: LCDPT循环+1 ，转S4 IFBUSYTHENIFLCDPTTHENLCDPTELSELCDPTLCDPTENDIFSENDIFWHENSTROBES-S4:给出STROBE信号，输入数据，转S3 WHENOTHERSNULLENDCASEENDIFENDPROCESSPROCESSLCDPTBEGINC

32、ASELCDPTIS-选择输出进程(LCDPT)WHENNULL-LCDPT=0,NULL-LCDPT=112 显示SN SWNE EW WNES WHENDATA"01010011"ADDR"0001"OUTLINEWHENDATA"01001110"ADDR"0010"OUTLINE-NWHENDATA"01010011"ADDR"0100"OUTLINE-SWHENDATA"01010111"ADDR"0101"OUTLINE-W

33、WHENDATA"01001110"ADDR"0110"OUTLINE-NWHENDATA"01000101"ADDR"0111"OUTLINE-EWHENDATA"01000101"ADDR"1000"OUTLINE-EWHENDATA"01010111"ADDR"1001"OUTLINE-WWHENDATA"01010111"ADDR"1011"OUTLINE-WWHENDATA"0

34、1001110"ADDR"1100"OUTLINE-NWHENDATA"01000101"ADDR"1101"OUTLINE-EWHENDATA"01010011"ADDR"1110"OUTLINE-SWHENDATAASCSNADDR"0001"OUTLINE-SN:GYR 计数 WHENDATA"0011"SNDOWNTOADDR"0010"OUTLINEWHENDATA"0011"SNDOWNTOAD

35、DR"0011"OUTLINEWHENDATAASCSWNEADDR"0100"OUTLINE-SWNE:GYR 计数 WHENDATA"0011"SWNEDOWNTOADDR"0101"OUTLINEWHENDATA"0011"SWNEDOWNTOADDR"0110"OUTLINEWHENDATAASCEWADDR"1000"OUTLINE- EW: GYR 计数 WHENDATA"0011"EWDOWNTOADDR"100

36、1"OUTLINEWHENDATA"0011"EWDOWNTOADDR"1010"OUTLINEWHENDATAASCWNESADDR"1011"OUTLINE- WNES: GYR 计数 WHENDATA"0011"WNESDOWNTOADDR"1100"OUTLINEWHENDATA"0011"WNESDOWNTOADDR"1101"OUTLINEWHENOTHERSNULLENDCASEENDPROCESSPROCESSEWRYGBEGIN

37、CASEEWRYGISWHEN"100"ASCEW"01010010"WHEN"010"ASCEW"01011001"WHEN"001"ASCEW"01000111"WHENOTHERSNULLENDCASEENDPROCESSPROCESSSNRYG-SN： RYG 显示BEGINCASESNRYGISWHEN"100"ASCSN"01010010"WHEN"010"ASCSN"01011001"WHEN"001"ASCSN"01000111"WHENOTHERSNULLENDCASEENDPROCESSPROCESSSWNERYGBEGIN-SWNE:RYG 显示CASESWNERYGISWHEN"100"ASCSWNE"01010010"WHEN"010"ASCSWNE"01011001"WHEN"001"ASCSWNE"01000111"WHENOT