交通灯控制器课件

1、0目目 录录前前 言言.1第一章第一章 设计任务设计任务.2第二章第二章 题目分析与整体构思题目分析与整体构思.3(1)(1) 该交通灯控制器应具备的功能该交通灯控制器应具备的功能.3(2)(2) 实现方案实现方案.3第三章第三章 硬件电路设计硬件电路设计.4（1 1）交通控制器）交通控制器。 .4（2 2）5 5 秒定时控制单元秒定时控制单元 .4（3 3）4545 秒定时控制单元秒定时控制单元 .4（4 4）2525 秒定时控制单元秒定时控制单元 .4（5 5）显示控制单元）显示控制单元 .4（6 6）显示译码器单元）显示译码器单元 .5（7 7）交通灯控制器的顶层文件连接图）交通灯控制器

2、的顶层文件连接图 .5第四章第四章 程序设计程序设计.6（1）交通灯控制器）交通灯控制器 VHDL 源程序源程序.6（2 2）4545 秒定时单元的秒定时单元的 VHDLVHDL 源程序源程序 .8（3 3）5 5 秒定时单元的秒定时单元的 VHDLVHDL 源程序源程序 .10（4 4）2525 秒定时单元的秒定时单元的 VHDLVHDL 源程序源程序 .11（5 5）显示控制单元的）显示控制单元的 VHDLVHDL 源程序源程序 .12（6 6）显示译码器单元的）显示译码器单元的 VHDLVHDL 源程序：源程序： .13第五章第五章 仿真波形图仿真波形图.15（1）交通灯控制器仿真波形图

3、）交通灯控制器仿真波形图.15（2）45 秒定时单元仿真波形图秒定时单元仿真波形图 .15（3）5 秒定时单元仿真波形图秒定时单元仿真波形图 .15（4）25 秒定时单元仿真波形图秒定时单元仿真波形图 .16（5）显示控制单元仿真波形图）显示控制单元仿真波形图 .16（6）显示译码器仿真波形图）显示译码器仿真波形图 .16第六章第六章 交通控制器的内部逻辑结构原理图交通控制器的内部逻辑结构原理图.17第七章第七章 心得体会心得体会.20参考文献参考文献.21SOPC/EDA 综合课程设计综合课程设计交通灯控制器交通灯控制器1前前 言言 当前，大量的信号灯电路正向着数字化、小功率、多样化、方便人

4、、车、路三者关系的协调， 多值化方向发展随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。 ，这些城市纷纷修建城市高速道路，在高速道路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。然而，随着交通量的快速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市高速道路在构造上的特点，也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路与普通道路耦合处交通状况的制约。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统最重要的组成部分。伴随着社会的发展

5、以及人类生活水平的提高,汽车的数量在 D 的 DEA 技术的发展和应用领域的扩大与深入，EDA 技术在电子信息，通信，自动，控制及计算机应用等领域的重要性日益突出。随着技术市场与人才市场对 DEA 的不断的增加,交通的问题日益突出，单单依靠人力来指挥交通已经不可行了,所以，设计交通灯来完成这个需求就显的越加迫切了.为了确保十字路口的行人和车辆顺利、畅通地通过,往往采用电子控制的交通信号来进行指挥。以下就是运用数字电子设计出的交通灯：其中红灯亮,表示该条路禁止通行；黄灯亮表示停车；绿灯亮表示允许通行。 2第一章第一章 设计任务设计任务十字路口交通信号的控制系统既适用于十字路口汽车行驶的交通控制,

6、也适用于行人自助通过道路的交通管理。由一条主干道和一条支干道的汇合点形成的十字交叉路口的交通灯控制器，具体要求如下： (1) 主、支干道各设有一个绿、黄、红指示灯，两个显示数码管。 (2) 主干道处于常允许通行状态，而支干道有车来才允许通行。 (3) 当主、支道均有车时，两者交替允许通行，主干道每次放行 45 s，支干道每次放行 25 s，在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中，要亮 5 s的黄灯作为过渡，并进行减计时显示。 SOPC/EDA 综合课程设计综合课程设计交通灯控制器交通灯控制器3第二章第二章 题目分析与整体构思题目分析与整体构思(1)(1)该交通灯控制器应具备的功能该交通灯控制器应

7、具备的功能设东西和南北方向的车流量大致相同，因此红、黄、绿灯的时长也相同，定为红灯 45sec，黄灯 5sec，绿灯 40sec，同时用数码管指示当前状态（红、黄、绿）剩余时间。另外，设计一个紧急状态，当紧急状态出现时，两个方向都禁止通行，指示红灯。紧急状态解除后，重新计数并指示时间。(2)(2) 实现方案实现方案 一 从题目中计数值与交通灯的亮灭的关系如图所示 Ra Ya Ga Rb Yb Gb 控 制 器支干道方向主干道方向主干道通行定时器 1支干道通行定时器 2黄灯亮定时器 3cacbclkreset4第三章第三章 硬件电路设计硬件电路设计（1 1）交通控制器）交通控制器。 （2 2）5

8、 5 秒定时控制单元秒定时控制单元CLKEN05MEN05BDOUT57.0CNT05Sinst（3 3）4545 秒定时控制单元秒定时控制单元SBCLKEN45DOUT45M7.0DOUT45B7.0CNT45Sinst（4 4）2525 秒定时控制单元秒定时控制单元SBSMCLKEN25DOUT25M7.0DOUT25B7.0CNT25Sinst（5 5）显示控制单元）显示控制单元CLKSMSBMRMYMGBRBYBGJTDKZinstSOPC/EDA 综合课程设计综合课程设计交通灯控制器交通灯控制器5EN45EN25EN05MEN05BAIN45M7.0AIN45B7.0AIN25M7.

9、0AIN25B7.0AIN057.0DOUTM7.0DOUTB7.0XSKZinst（6 6）显示译码器单元）显示译码器单元AIN43.0DOUT76.0YMQinst（7 7）交通灯控制器的顶层文件连接图）交通灯控制器的顶层文件连接图第四章第四章 程序设计程序设计（1 1） 、交通灯控制器交通灯控制器 JTDKZ 的的 VHDL 源程序源程序-JTDKZ.VHD6第四章第四章 程序设计程序设计（1）交通灯控制器）交通灯控制器 VHDL 源程序源程序LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY JTDKZ IS PORT(CLK,SM,SB:I

10、N STD_LOGIC; MR,MY,MG,BR,BY,BG: OUT STD_LOGIC);END ENTITY JTDKZ;ARCHITECTURE ART OF JTDKZ IS TYPE STATE_TYPE IS(A,B,C,D); SIGNAL STATE: STATE_TYPE; BEGIN CNT:PROCESS(CLK) IS VARIABLE S:INTEGER RANGE 0 TO 45; VARIABLE CLR,EN:BIT; BEGINIF(CLKEVENT AND CLK=1)THEN IF CLR=0THEn S:=0; ELSIF EN=0 THEN S:=S

11、; ELSE S:=S+1; END IF; CASE STATE IS WHEN A=MR=0; MY=0; MG=1;BR=1; BY=0; BG=0; IF(SB AND SM)=1 THEN IF S=45 THEN STATE=B; CLR:=0; EN:=0; ELSE STATE=A; CLR:=1; EN:=1; END IF;SOPC/EDA 综合课程设计综合课程设计交通灯控制器交通灯控制器7 ELSIF(SB AND (NOT SM)=1 THEN STATE=B; CLR:=0; EN:=0; ELSE STATEMR=0; MY=1; MG=0; BR=1; BY=0;

12、 BG=0; IF S=5 THEN STATE=C;CLR:=0; EN:=0; ELSE STATEMR=1; MY=0; MG=0; BR=0; BY=0; BG=1; IF(SM AND SB)=1 THEN IF S=25 THEN STATE=D; CLR:=0; EN:=0; ELSE STATE=C; CLR:=1; EN:=1; END IF;ELSIF SB=0 THEN STATE=D; CLR:=0; EN:=0; ELSE STATEMR=1; MY=0; MG=0; BR=0; BY=1; BG=0; IF S=5 THEN STATE=A;CLR:=0; EN:=

13、0;ELSE STATE=D; CLR:=1; EN:=1; END IF;8 END CASE; END IF; END PROCESS CNT;END ARCHITECTURE ART;（2 2）4545 秒定时单元的秒定时单元的 VHDLVHDL 源程序源程序LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY CNT45S IS PORT(SB,CLK,EN45:IN STD_LOGIC; DOUT45M,DOUT45B:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO

14、0);END ENTITY CNT45S;ARCHITECTURE ART OF CNT45S IS SIGNAL CNT6B: STD_LOGIC_VECTOR(5 DOWNTO 0); BEGIN PROCESS(SB,CLK,EN45) IS BEGIN IF SB=0THEN CNT6B=CNT6B-CNT6B-1; ELSIF(CLKEVENT AND CLK= 1)THEN IF EN45=1THEN CNT6B=CNT6B+1;ELSIF EN45=0THEN CNT6BDOUT45M=01000101; DOUT45BDOUT45M=01000100; DOUT45BDOUT4

15、5M=01000011; DOUT45BDOUT45M=01000010; DOUT45BDOUT45M=01000001; DOUT45BDOUT45M=01000000; DOUT45BDOUT45M=00111001; DOUT45BDOUT45M=00111000; DOUT45BDOUT45M=00110111; DOUT45BDOUT45M=00110110; DOUT45BDOUT45M=00110101;DOUT45BDOUT45M=00110100; DOUT45BDOUT45M=00110011; DOUT45BDOUT45M=00110010; DOUT45BDOUT45

16、M=00110001; DOUT45BDOUT45M=00110000; DOUT45BDOUT45M=00101001; DOUT45BDOUT45M=00101000; DOUT45BDOUT45M=00100111; DOUT45BDOUT45M=00100110; DOUT45BDOUT45M=00100101; DOUT45BDOUT45M=00100100; DOUT45BDOUT45M=00100011; DOUT45BDOUT45M=00100010; DOUT45BDOUT45M=00100001; DOUT45BDOUT45M=00100000; DOUT45BDOUT45

17、M=00011001; DOUT45BDOUT45M=00011000; DOUT45BDOUT45M=00010111; DOUT45BDOUT45M=00010110; DOUT45BDOUT45M=00010101; DOUT45BDOUT45M=00010100; DOUT45BDOUT45M=00010011; DOUT45BDOUT45M=00010010; DOUT45BDOUT45M=00010001; DOUT45BDOUT45M=00010000; DOUT45BDOUT45M=00001001; DOUT45BDOUT45M=00001000; DOUT45BDOUT45

18、M=00000111; DOUT45BDOUT45M=00000110; DOUT45BDOUT45M=00000101; DOUT45BDOUT45M=00000100; DOUT45BDOUT45M=00000011; DOUT45BDOUT45M=00000010; DOUT45BDOUT45M=00000001; DOUT45BDOUT45M=00000000; DOUT45B=00000000;END CASE; END PROCESS;END ARCHITECTURE ART;（3 3）5 5 秒定时单元的秒定时单元的 VHDLVHDL 源程序源程序LIBRARY IEEE;USE

19、 IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY CNT05S IS PORT(CLK,EN05M,EN05B:IN STD_LOGIC; DOUT5: OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);END ENTITY 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

20、= 1)THEN IF EN05M=1 OR EN05B=1 THEN CNT3B=CNT3B+1;ELSE CNT3BDOUT5DOUT5DOUT5DOUT5DOUT5-DOUT5=00000000; END CASE; END PROCESS;END ARCHITECTURE ART;（4 4）2525 秒定时单元的秒定时单元的 VHDLVHDL 源程序源程序-CNT25S.VHDLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY CNT25S IS PORT(SB,SM,CLK,E

21、N25: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); BEGIN PROCESS(SB,SM,CLK,EN25) IS BEGIN IF SB=0 OR SM=0 THEN CNT5B=CNT5B-CNT5B-1;ELSIF(CLKEVENT AND CLK= 1)THEN IF EN25=1 THEN CNT5B=CNT5B+1;

22、ELSIF EN25=0THEN CNT5BDOUT25B=00100101; DOUT25MDOUT25B=00100100; DOUT25MDOUT25B=00100011; DOUT25MDOUT25B=00100010; DOUT25MDOUT25B=00100001; DOUT25MDOUT25B=00100000; DOUT25MDOUT25B=00011001; DOUT25MDOUT25B=00011000; DOUT25MDOUT25B=00010111; DOUT25MDOUT25B=00010110; DOUT25MDOUT25B=00010101; DOUT25MDOU

23、T25B=00010100; DOUT25MDOUT25B=00010011; DOUT25MDOUT25B=00010010; DOUT25MDOUT25B=00010001; DOUT25MDOUT25B=00010000; DOUT25MDOUT25B=00001001; DOUT25MDOUT25B=00001000; DOUT25MDOUT25B=00000111; DOUT25MDOUT25B=00000110; DOUT25MDOUT25B=00000101; DOUT25MDOUT25B=00000100; DOUT25MDOUT25B=00000011; DOUT25MDOU

24、T25B=00000010; DOUT25MDOUT25B=00000001; DOUT25MDOUT25B=00000000; DOUT25M=00000000; END CASE; END PROCESS;END ARCHITECTURE ART;（5 5）显示控制单元的）显示控制单元的 VHDLVHDL 源程序源程序-XSKZ.VHDLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY XSKZ IS PORT(EN45,EN25,EN05M,EN05B:IN STD_LOGIC;A

25、IN45M,AIN45B: IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);SOPC/EDA 综合课程设计综合课程设计交通灯控制器交通灯控制器13 AIN25M,AIN25B,AIN05: IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); DOUTM,DOUTB: OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);END ENTITY XSKZ;ARCHITECTURE ART OF XSKZ IS BEGIN PROCESS(EN45,EN25,EN05M,EN05B) IS BEGIN IF EN45=1THEN DOUTM=AIN45M(7

26、 DOWNTO 0); DOUTB=AIN45B(7 DOWNTO 0); ELSIF EN05M=1THEN DOUTM=AIN05(7 DOWNTO 0); DOUTB=AIN05(7 DOWNTO 0); ELSIF EN25=1 THEN DOUTM=AIN25M(7 DOWNTO 0); DOUTB=AIN25B(7 DOWNTO 0); ELSIF EN05B=1THEN DOUTM=AIN05(7 DOWNTO 0); DOUTBDOUT7DOUT7DOUT7DOUT7DOUT7DOUT7DOUT7DOUT7DOUT7DOUT7DOUT7=0000000; END CASE; E

27、ND PROCESS;END ARCHITECTURE ART;SOPC/EDA 综合课程设计综合课程设计交通灯控制器交通灯控制器15第五章第五章 仿真波形图仿真波形图（1）交通灯控制器仿真波形图）交通灯控制器仿真波形图（2）45 秒定时单元仿真波形图秒定时单元仿真波形图（3）5 秒定时单元仿真波形图秒定时单元仿真波形图16（4）25 秒定时单元仿真波形图秒定时单元仿真波形图（5）显示控制单元仿真波形图）显示控制单元仿真波形图（6）显示译码器仿真波形图）显示译码器仿真波形图SOPC/EDA 综合课程设计综合课程设计交通灯控制器交通灯控制器17第六章第六章 交通控制器的内部逻辑结构原理图交通控制

28、器的内部逻辑结构原理图1、交通控制器、交通控制器Add0:OUT5CNT:S5Add0:OUT4CNT:S4Add0:OUT3CNT:S3Add0:OUT2CNT:S2Add0:OUT1CNT:S1Add0:OUT0CNT:S0CNT:ENCNT:CLRSMSBclkabcdDENAQPRECLRDENAQPRECLRA5.0B5.0OUT5.0ADDERDENAQPRECLRDENAQPRECLRDENAQPRECLRA5.0B5.0OUTEQUALA5.0B5.0OUTEQUALA5.0B5.0OUTEQUALDENAQPRECLRDENAQPRECLRDENAQPRECLRSEL3.0D

29、ATA3.0OUTSELECTORDQPREENACLRSELDATAADATABOUT0MUX21SELDATAADATABOUT0MUX21SELDATAADATABOUT0MUX21STATECNT:CLRCNT:ENAdd06 h01 -BGreg0BRreg0BYreg0CNT0CNT1Equal06 h2D -Equal16 h05 -Equal26 h19 -MGreg0MR0MRreg0MYreg0CNT:S5.0CLR1.0S5.0S11.66 h00 -CLKSMSBMRMYMGBRBYBGSelector42、45 秒定时单元秒定时单元A 5 .0 B 5 .0 O UT

30、5 .0 A DDE RDQP REE NACL RS E L 4 .0 DA TA 3 1 .0 O UTMUXS E L 4 .0 DA TA 3 1 .0 O UTMUXS E L 4 .0 DA TA 3 1 .0 O UTMUXS E L 4 .0 DA TA 3 1 .0 O UTMUXS E L 4 .0 DA TA 3 1 .0 O UTMUXS E L 4 .0 DA TA 3 1 .0 O UTMUXS E L 5 .0 DA TA 6 3 .0 O UTMUXS E L 3 .0 DA TA 1 5 .0 O UTMUXS E L 5 .0 DA TA 6 3 .0 O

31、UTMUXS E L 5 .0 DA TA 6 3 .0 O UTMUXS E L 5 .0 DA TA 6 3 .0 O UTMUXS E L 5 .0 DA TA 6 3 .0 O UTMUXS E L 5 .0 DA TA 6 3 .0 O UTMUXS E L 4 .0 DA TA 3 1 .0 O UTMUXS E LDA TA ADA TA BO UT0MUX 2 1Add06 h01 -CNT6B5.0Mux032 h00000007 -Mux132 h00001FF8 -Mux232 h0003E0F8 -Mux332 h00042108 -Mux432 h0018C631 -

32、Mux532 h00294A52 -Mux664 h0000155555555555 -Mux716 h0007 -Mux1164 h0000181E0781E078 -Mux1264 h0000186619866198 -Mux1332 h002AAAAA -CNT6B5.06 h3F -SBCLKEN45DOUT45M7.01 h0 -DOUT45B7.01 h0 -Mux1064 h0000060180601806 -Mux964 h000001FF801FF001 -Mux864 h000000007FFFF800 -183、5 秒定时单元秒定时单元A2.0B2.0OUT2.0ADDE

33、RDQPREENACLRDENAPRECLRQDENAPRECLRQDENAPRECLRQDENAPRECLRQDENAPRECLRQDENAPRECLRQDENAPRECLRQDENAPRECLRQSEL2.0DATA7.0OUTMUXSEL2.0DATA7.0OUTMUXSEL2.0DATA7.0OUTMUXSEL2.0DATA7.0OUTMUXSEL2.0DATA7.0OUTMUXSEL2.0DATA7.0OUTMUXSELDATAADATABOUT0MUX21Add03 h1 -CNT3B2.0DOUT50$latchDOUT51$latchDOUT52$latchDOUT53$lat

34、chDOUT54$latchDOUT55$latchDOUT56$latchDOUT57$latchMux08 h15 -Mux18 h0C -Mux28 h03 -Mux38 h1F -Mux48 h00 -Mux58 h1F -process00CNT3B2.03 h0 -CLKEN05MEN05BDOUT57.04、25 秒定时单元秒定时单元A4.0B4.0OUT4.0ADDERDQPREENACLRW ECLK0CLK1DATAIN7.0W ADDR4.0RADDR4.0DATAOUT7.0SYNC_RAMW ECLK0CLK1DATAIN7.0W ADDR4.0RADDR4.0DAT

35、AOUT7.0SYNC_RAMSELDATAADATABOUT0MUX21000000CNT5B4.0process00SBSMCLKEN25DOUT25M7.0DOUT25B7.0CNT5B4.05 h1F -Add05 h01 -Ram08 h00 -5 h00 -Ram18 h00 -5 h00 -5 5、显示控制单元显示控制单元SOPC/EDA 综合课程设计综合课程设计交通灯控制器交通灯控制器19010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101

36、DENAPRECLRQDOUTB15_OUT0DOUTB28_OUT0DOUTB311_OUT0DOUTB414_OUT0DOUTB517_OUT0DOUTB620_OUT0DOUTB723_OUT0DOUTM02_OUT0DOUTM15_OUT0DOUTM28_OUT0DOUTM311_OUT0DOUTM414_OUT0DOUTM517_OUT0DOUTM620_OUT0DOUTM725_OUT0DOUTM726_OUT0DOUTB7$latch_OUT0DOUTB6$latch_OUT0DOUTB5$latch_OUT0DOUTB4$latch_OUT0DOUTB3$latch_OUT0DOUTB2$latch_OUT0DOUTB1$latch_OUT0DOUTB02AIN45B7.0EN45DOUTB15DOUTB28DOUTB311DOUTB414DOUTB517DOUTB620DOUTB723DOUTM02AIN45M7.0DOUTM15DOUTM