可编程控制器应用论文

WordWord资料用 控制的交通信号灯摘要：当今时代是一个自动化时代，交通灯控制等很多行业的设备都与计算机密切相关。因此，一个好的交通灯控制系统，将给道路拥挤、违章控制等方面给予技术革新。随着大规模集成电路及计算机技术的迅速发展，以及人工智能在控制技术方面的广泛运用，智能设备有了很大的发展，是现代科技发展的主流方向。本文介绍了一个智能交通灯系统的设计。该智能交通灯控制系统可以实现的功能有：对某市区的四个主要交通路口进行监控；各路口有固定的工作周期，并且在道路拥挤时中控中心能改变其周期；对路口违章的机动车能够即时拍照，并提取车牌号。在世界范围内，一个以微电子技术，计算机和通信技术为先导的，以信息技术和信息产业为中心的信息革命方兴未艾。而计算机技术怎样与实际应用更有效的结合并有效的发挥其作用是科学界最热门的话题，也是当今计算机应用中空前活跃的领域。本文主要从单片机的应用上来实现十字路口交通灯智能化的管理，用以控制过往车辆的正常运作。关键词：交通灯控制计算机技术智能单片机十字路口交通灯Word资料WordWord资料目录.、广， 、.刖言第一章的概述的简介的用途与特点的用途的特点第二章 控制系统设计概要设计任务和内容控制系统设计概要第三章十字路口交通信号灯的具体设计1字路口交通信号灯的控制要求十字路口交通信号灯控制系统电路图硬件控制电路设计控制程序设计的状态转移的状态转移图十字路口交通信号灯 的程序设计说明第四章交通灯系统的设计交通系统的发展趋势选择硬件描述语言设计的优势红绿灯交通信号系统功能描述红绿灯交通信号系统的 模块时钟脉冲发生电路计数秒数选择电路倒计时控制电路红红灯信号控制电路建立程序包第五章课程总结附录

程序代码附录一：交通信号灯控制的梯形图附录二：红绿灯交通信号系统的谢辞参考文献程序代码前言当今，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这一技术在世纪就已出现了。年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。 年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。 年月日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。电气启动的红绿灯出现在美国，这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成， 年始安装于纽约市号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”。年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的红绿灯，一种是把压力探测器安在地下，车辆一接近红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下嗽叭，就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能察觉到有人要过马路。红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。第章概述可编程控制器（）是在继电器控制技术和计算机技术的基础上发展起来的一种新型的工业自动控制设备，它以微处理为核心，集自动化技术、计算机技术、通信技术为一体，广泛应用于自动化的各个领域。从原来具有逻辑控制、顺序控制等功能，发展到现在已具有模拟量输入输出、定位控制、旋转角度检测、高速计数、数据处理、联网通信等功能。使用面向控制过程、面向用户的“自然语言”编程，适应工业环境，简单易懂，操作方便，是可靠性高的新一代通用工业控制装置。的简介是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置是带有存储器可以编制程序的控制器。它能够存储和执行指令进行逻辑运算顺序控制定时计数和算术等操作并通过数字式和模拟式的输入输出控制各种类型的机械和生产过程。及其有关的外围设备都应按易于与工业控制系统形式一体易于拓展其功能的原则设计。事实上就是以嵌入式为核心配以输入输出等模块可以方便的用于工业控制领域的装置。与机器人计算机帮助设计与制造一起作为现代工业的三大支柱。的用途与特点的用途的初期由于其价格高于继电器控制装置使其应用受到限制。但近年来由于微处理器芯片及有关元件价格大大下降使 的成本下降同时又由于的功能大大增强使 的应用越来越广泛广泛应用于钢铁、水泥、石油、化工、采矿、电力、机械制造、汽车、造纸、纺织、环保等行业。 的应用通常可分为五种类型：（）顺序控制这是应用最广泛的领域，用以取代传统的继电器顺序控制。可应用于单机控制、多机群控、生产自动线控制等。如注塑机、印刷机械、订书机械、随着电子技术和计算机技术的迅猛发展，的功能也越来越强大，更多地具有计算机的功能，所以又简称（ ），但是为了不和切纸机械、组合机床、磨床、装配生产线、电镀流水线及电梯控制等。（）运动控制制造商目前已提供了拖动步进电动机或伺服电动机的单轴或多轴位置控制模版。在多数情况下，把扫描目标位置的数据送给模版块，其输出移动一轴或数轴到目标位置。每个轴移动时，位置控制模块保持适当的速度和加速度，确保运动平滑。相对来说，位置控制模块比计算机数值控制（）装置体积更小，价格更低，速度更快，操作方便。（）闭环过程控制能控制大量的物理参数，如温度、压力、速度和流量等。ID模块的提供使具有闭环控制功能即一个具有控制能力的 可用于过程控制。当过程控制中某一个变量出现偏差时 控制算法会计算出正确的输出把变量保持在设定值上。（）数据处理在机械加工中，出现了把支持顺序控制的 和计算机数值控制（）设备紧密结合的趋向。著名的日本 公司推出的 、、系列，已将控制功能作为 的一部分。为了实现 和 设备之间内部数据自由传递，该公司采用了窗口软件。通过窗口软件，用户可以独自编程，由 送至设备使用。美国公司的 设备新机种也同样使用了具有数据处理的。预计今后几年 系统将变成以 为主体的控制和管理系统。（）通信和联网为了适应国外近几年来兴起的工厂自动化（A系统、柔性制造系统（）及集散控制系统（）等发展的需要，必须发展之间，和上级计算机之间的通信功能。作为实时控制系统，不仅数据通信速率要求高，而且要考虑出现停电故障时的对策。的特点（）抗干扰能力强，可靠性高继电接触器控制系统虽具有较好的抗干扰能力，但使用了大量的机械触头，使设备连线复杂，由于器件的老化、脱焊、触头的抖动及触头在开闭时受电弧的损害大大降低了系统的可靠性。传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器。由于触点接触不良，容易出现故障，用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线可减少互继电器控制系统的 ,因触点接触不良造成的故障大为减少。而采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的电子存储器件来完成，大部分继电器和复杂的连线被软件程序所取代，故寿命长，可靠性大大提高。配套齐全，功能完善，适用性强发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来的功能单元大量涌现，使渗透到了位置控制、温度控制、等各种工业控制中。加上通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用组成各种控制系统变得非常容易。易学易用，深受工程技术人员欢迎作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。体积小，重量轻，能耗低以超小型 为例，新近出产的品种底部尺寸小于 0重量小于 0功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。第二章 控制系统设计设计任务和内容任务：设计一个能够控制十二盏交通信号灯的模拟系统。并且要求交通信号灯按照交通规则的模试来运行。实验通过控制六个交通灯就好了。内容：因为本课程设计是交通灯的单片机控制设计，所以要了解实际交通灯的变化情况和规律。假设一个十字路口为东西南北走向。然后转状态南北红灯，东西绿灯通车。过一段时间转状态东西绿灯灭，黄灯闪烁几次，南北仍然红灯。再转状态3南北绿灯通车，东西红灯。过一段时间转状态4南北绿灯灭，闪几次黄灯，东西仍然红灯。最后循环至状态控制系统设计概要我们在学习了的大量的相关知识后，要能够把其运用在实际训练当中。当然要设计经济、可靠、简洁的控制系统，需要丰富的专业知识和实际的工作经验。控制系统设计的基本原则）最大限度地满足被控对象的控制要求。）保证控制系统的高可靠、安全。）满足上面条件的前提下，力求使控制系统简单、经济、实用和维修方便。）选择时，要考虑生产和工艺改进所需的余量。控制系统设计的基本内容选择合适的用户输入设备、输出设备以及输出设备驱动的控制对象。分配,设计电气接线图，考虑安全措施。选择适合系统的设计程序调试程序一个是模拟调试，一个是联机调试。设计控制柜，编写系统交付使用的技术文件，说明书、电气图、电气元件明细表。验收、交付使用。控制系统设计的一般步骤1流程图功能说明）分析生产工艺过程。）根据控制要求确定所需的用户输入、输出设备，分配 。）选择。）设计 接线图以及电气施工图。）程序设计和控制柜接线施工。2 程序设计的步骤）对于复杂的控制系统，最好绘制编程流程图，相当于设计思路。）设计梯形图。）程序输入 模拟调试，修改，直到满足要求为止。）现场施工完毕后进行联机调试，直至可靠地满足控制要求。）编写技术文件）交付使用。3设计步骤框图如下：

四、控制系统执行程序的过程及特点执行程序的过程分为三个阶段，即输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段。1输入采样阶段在输入采样阶段，以扫描工作方式按顺序对所有输入端的输入状态进行采样，并存入输入映象寄存器中，此时输入映象寄存器被刷新。接着进入程序处理阶段，在程序执行阶段或其它阶段，即使输入状态发生变化，输入映象寄存器的内容也不会改变，输入状态的变化只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被采样到。2程序执行阶段在程序执行阶段， 对程序按顺序进行扫描执行。若程序用梯形图来表示，则总是按先上后下，先左后右的顺序进行。当遇到程序跳转指令时，则根据跳转条件是否满足来决定程序是否跳转。当指令中涉及到输入、输出状态时，从输入映像寄存器和元件映象寄存器中读出，根据用户程序进行运算，运算的结果再存入元件映象寄存器中。对于元件映象寄存器来说，其内容会随程序执行的过程而变化。3输出刷新阶段程序执行完毕后，进入输出处理阶段。在这一阶段里，将输出映象寄存器中与输出有关的状态（输出继电器状态）转存到输出锁存器中，并通过一定方式输出，驱动外部负载。因此，在一个扫描周期内，对输入状态的采样只在输入采样阶段进行。当进入程序执行阶段后输入端将被封锁，直到下一个扫描周期的输入采样阶段才对输入状态进行重新采样。这方式称为集中采样，即在一个扫描周期内，集中一段时间对输入状态进行采样。在用户程序中如果对输出结果多次赋值，则最后一次有效。在一个扫描周期内，只在输出刷新阶段才将输出状态从输出映象寄存器中输出，对输出接口进行刷新。在其它阶段里输出状态一直保存在输出映象寄存器中。这种方式称为集中输出。对于小型L其点数较少，用户程序较短，一般采用集中采样、集中输出的工作方式，虽然在一定程度上降低了系统的响应速度，但使工作时大多数时间与外部输入输出设备隔离，从根本上提高了系统的抗干扰能力，增强了系统的可靠性。而对于大中型L其点数较多，控制功能强，用户程序较长，为提高系统响应速度，可以采用定期采样、定期输出方式，或中断输入、输出方式以及采用智能接口等多种方式。从上述分析可知，当的输入端输入信号发生变化到输出端对该输入变化作出反应，需要一段时间，这种现象称为输入/输出响应滞后。对一般的工业控制，这种滞后是完全允许的。应该注意的是，这种响应滞后不仅是由于扫描工作方式造成，更主要是输入接口的滤波环节带来的输入延迟，以及输出接口中驱动器件的动作时间带来输出延迟，同时还与程序设计有关。滞后时间是设计应用系统时应注意把握的一个参数。

第三章十字路口交通信号灯的具体设计十字路口交通信号灯的控制要求随着城市和经济的发展，交通信号灯发挥的作用越来越大，正因为有了交通信号灯，才使车流、人流有了规范，同时，减少了交通事故发生的概率。然而，交通信号灯不合理使用或设置，也会影响交通的顺畅。交通信号灯由红灯、绿灯、黄灯组成。红灯表示禁止通行，绿灯表示准许通行，黄灯表示警示。交通信号灯分为机动车信号灯、非机动车信号灯、人行横道信号灯、车道信号灯、方向指示信号灯、闪光警告信号灯、道路与铁路平面交叉道口信号灯。交通信号灯用于道路平面交叉路口，通过对车辆、行人发出行进或停止的指令，使各同时到达的人、车交通流尽可能减少相互干扰，从而提高路口的通行能力，保障路口畅通和安全。十字路口交通信号灯现场示意图如图 所示，南北和东西每个方向各有红、绿、黄三种信号灯，为确保交通安全，要求如下。）采用 构成十字路口的南北向和东西北YOY1Y2东Y4Y5Y6北YOY1Y2东Y4Y5Y6®l®l@l交通指挥系统开始按常规正常控制功能工作，按照如图所示工作时序周而复始，循环往复工作。手柄指向中间。时，接点 接通，交通指挥系统南北向绿灯常亮，东西向红灯常亮，。 手柄指向右°时，接点接通，交通指挥系统东西向绿灯常亮，南北向红灯常亮。图交通灯现场示意图）正常控制时①当东西方向允许通行（绿灯）时，南北方向应禁止通行（红灯）；同样，当南北方向允许通行（绿灯）时，东西方向应禁止通行（红灯）。②在绿灯信号要切换为红灯信号之前，为提醒司机提前减速并刹车，应有明显的提示信号：绿灯闪烁同时黄灯亮。③信号灯控制系统启动后应能自动循环动作。

信号灯动作的时序图如图 所示，它是按信号灯置与置两种状态绘制的，置表示信号灯点亮。南北绿灯 ULlU 11南北黄灯 1 1 1 1 1 南北红灯 1 1东西绿灯 ! lJ UITLTLj 1 1 1 1 1 1东西黄灯 III 1 1 1 1 1 1 1 1东西红灯 ； 7-1 , I I 1 Tl：0.5s 1 [ 1 仃=三区 1 [!—— 杂 T3% # 尔 火 TV n* * dC0=3^ T4=25e T5：0.5s 77.2s13=2s T6：0.5s图 十字路口交通灯正常工作时序）输入输出信号分配输入输出信号分配如表所示。输入输出文字符号信号地址说明文字符号信号地址说明交通灯正常工作控制开关南北向绿灯指示南北向交通灯常绿控制开关南北向黄灯指示东西向交通灯常绿控制开关南北向红灯指示东西向绿灯指示东西向黄灯指示东西向红灯指示表 十字路口交通灯控制信号说明十字路口交通信号灯控制系统电路图开关合上后，东西绿灯亮后闪灭；黄灯亮灭；红灯亮；绿灯亮…循环，对应东西绿黄灯亮时南北红灯亮接着绿灯亮后闪灭；黄灯亮后，红灯又亮……循环，

CSJ73LTADCi34UADIT「A□占富:收但一CSJ73LTADCi34UADIT「A□占富:收但一uM'iiDC3BUHDELT74LS12aSSqTWT图 十字路口交通信号灯控制系统电路图根据交通灯系统的控制要求，如图 所示十字路口交通信号灯控制系统电路图，实现了预定的交通灯系统的控制功能。硬件控制电路设计硬件结构设计。了解各个控制对象的驱动要求，如：驱动电压的等级、负载的性质等；分析对象的控制要求，确定输入输出接口（）数量；确定所控制参数的精度及类型，如：对开关量、模拟量的控制、用户程序存储器的存储容量等，选择适合的 机型及外设，完成 硬件结构配置。根据上述硬件选型及工艺要求，绘制 控制电路接线图，编制 接口功能表。据信号控制要求， 分配及其接线如图 所示。

Y6SB-Y5X3M-Y4X2FXCOM2Y6SB-Y5X3M-Y4X2FXCOM2X1 Y2X0RUNCOMNY1Y0220VACLCOM1南北红灯南北黄灯南北绿灯东西红灯东西黄灯东西绿灯电源图十字路口交通信号灯外部分配及其接线图中用一个输出点驱动两个信号灯，如果输出点的输出电流不够，可以用一个输出点驱动一个信号灯，也可以在输出端增设中间继电器，由中间继器再去驱动信号灯。控制程序设计的状态转移在设计较为复杂的程序时，仅仅采用简单的逻辑处理已经很难保证程序的正确性和易读性，所以就需要采用别的方法来编制程序。为了保证程序逻辑的正确以及程序的易读性，我们可以将一个控制过程分为若干个阶段，在每一个阶段均设立一个控制标志，当每一个阶段执行完毕，就启动下一个阶段的控制标志，将本阶段的控制标志清除。所谓“状态”是指特定的功能，因此状态转移实际上就是控制系统的功能转移。机电自控系统中机械的自动工作循环过程就是电气控制系统的状态自动、有序、逐步转移的过程。这种功能流程图完整地表现了控制系统的控制过程，各状态的功能、状态转移顺序和条件，它是应用控制程序设计的极好工具。的状态转移图图 十字路口交通信号灯的状态转移图十字路口交通信号灯 的程序设计说明据图 所示的状态转移，说明十字路口交通信号灯 的程序设计。） 开始运行时， 产生一初始脉冲，使初始状态置1）当手柄指向中间。时，触点接通，交通指挥系统南北向绿灯常亮，东西向红灯常亮。）当 手柄指向右。时，触点接通，交通指挥系统东西向绿灯常亮，南北向红灯常亮。）当 手柄指向左。时，触点接通，状态转移到 和，使和置1同时在下一扫描周期自动复位，线圈得电南北绿灯亮与此同时线圈得电，东西红灯亮。）延时后，转移条件闭合，状态从转移到，使置，同时驱动记时，而 在下一扫描周期自动复位。）延时后，转移条件闭合，状态从转移，使置产生接通和断开的时针脉冲信号，从而使南北绿灯闪烁，同时驱动计数器记数，若记数次数未到三次，的常闭触点接通，状态转移到2继续循环共计三次。）次数到三， 常开触点闭合，状态由 转移到2使置同时在下一扫描周期自动复位， 线圈得电南北黄灯亮。）延时后，转移条件 闭合，一方面状态从 转移到2使置1在下一扫描周期自动复位，线圈得电南北红灯亮，计数器复位。另一方面状态转移到，使置同时在下一扫描周期自动复位，线圈得电东西绿灯亮。）延时后，转移条件闭合，状态从转移到，使置，同时驱动记时，而 在下一扫描周期自动复位。）延时后，转移条件闭合，状态从转移，使置产生接通和断开的时针脉冲信号，从而使东西绿灯闪烁，同时驱动计数器记数，若记数次数未到三次，的常闭触点接通，状态转移到3继续循环共计三次。）次数到三， 常开触点闭合，状态由 转移到3使置同时在下一扫描周期自动复位， 线圈得电东西黄灯亮，计数器 复位。）延时后，回到初始状态 进行循环执行。第四章交通灯系统的设计交通系统的发展趋势交通系统未来的发展趋势就是要提高通行能力，加强环境保护，开展智能化运输和环保专项技术的研究，并且要做到以人为本，重点开展交通安全技术的研究，在这个过程中要确定经济合理的目标，促进新材料的广泛应用和开发。选择 硬件描述语言设计的优势首先，简单地介绍一下什么是 硬件描述语言。 的英文全称是（ n 。是设计中使用最多的语言之一，它具有很强的电路描述和建模能力，能从多个层次对数字系统进行建模和描述，从而大大地简化了硬件设计任务，提高了设计效率和可靠性。其次，这次设计选用硬件描述语言的优势就在于传统的用原理图设计电路的方法具有直观形象的优点，但如果所设计系统的规模比较大，或者设计软件不能提供设计者所需的库单元时，这种方法就显得很受限制了。而且用原理图表示的设计，通用性、可移植性也比较弱，所以在现代的设计中，越来越多地采用了基于硬件描述语言的设计方式。利用硬件描述语言来设计电路，使探测各种设计方案变成一件很容易的事，因为只需要对描述语言进行修改，这比更改电路原理图要容易实现得多。红绿灯交通信号系统功能描述在交通信号灯的设计中，外部硬件电路方面主要包括：两组红绿灯、两组显示器（见图）。软件方面包括：（）电路合成模块的概念：将交通灯信号系统划分成若干个小电路，编写每一个模块的 程序代码，并将各个小电路相连接。这样可以增加程序的调试速度，同时也能够将工作细分，以提高编程速度（见图、图）。（）参数化的概念：针对不同时段的交通流量，可以调整红绿灯电路（增加或者减少电路的计数时间），以增加程序的灵活性。东

东

=============

电患厂

红黄绿卷重南一绿怒e里黄也红绿黄红

=============西南图 十字路口示意图东西及南北

方向信号灯时钟发生电路时钟输入端系统复位端东西及南北

方向信号灯时钟发生电路时钟输入端系统复位端东西及南北

方向倒计时8T_BUTTI东西及南北

方向倒计时8T_BUTTI> 倒计时控制电路图■■■交通信号灯系统结构图，由交通信号灯系统结构图见图可知，该系统由个子电路组成。其中包括：时钟发生电路；计数秒数选择电路；倒计时控制电路；红绿灯信号控制电路。图 交通信号灯系统模块图由图可以看出系统大体的工作程序是：首先由时钟发生电路产生稳定的时钟信号，为下面三个子电路提供同步工作信号。接收到时钟信号的红绿灯信号控制电路开始工作，并将产生的重新计数的输出使能控制信号发送给计数秒数选择电路和倒计时控制电路，同时还会将目前电路产生的状态信号发送给前者。接收到重新计数的信号后计数秒数选择电路就会负责产生计数器所需要的计数值，并将这一数值发送给倒计时控制电路，由它利用发光二极管显示倒计时的状态。当计数器计时完毕，倒计时控制器就会负责产生一个脉冲信号发送给红绿灯信号控制电路进入下一个状态，之后循环这一过程。红绿灯交通信号系统的 模块时1脉冲发生电路在红绿灯交通信号系统中，大多数的情况是通过自动控制的方式指挥交通的。因此，为了避免意外事件的发生，电路必须给出一个稳定的时钟（ ）才能让系统正常的工作。因此， 时钟发生电路（见图）最主要的功能就是产生一些稳定的输出信号，并将其用做后面几个电路的使能控制与同步信号。:系统内部自复位信号。系统输:系统内部自复位信号。系统输系统输出信号::将外部的时钟信号进行分频处理;:产生每秒一个的脉冲信号;:产生每秒一个脉冲的时钟信号。

经仿真后得到的时序图见图、图）Ref:经仿真后得到的时序图见图、图）Ref:，2.[lrnw-e^-ena_scanbis昌 公口国回卷瞄闻国蠹解口党，鼐寥鸳眼bis昌 公口国回卷瞄闻国蠹解口党，鼐寥鸳眼的时钟信号后，产生了周期为一秒的脉冲信号，产生了周期为一秒的脉冲时钟信号。在这段程序的设计过程中最大的特点就是引用了参数化的概念，即使用了常数。常数的定义和设置主要是为了使程序更容易阅读和修改，只要改变了常量的数值，使用到该常数的地方都会随着更新而使用新的常数值。这就使设计的灵活性增强了。例如程序中用到的：第一句就是将设为常数’‘这个数值是可以根据设计的需要任意设定的。第二句是定义一个信号，它的位数就是因为之前设定的值为2所以信号的位数就是位。如果想增减信号的位数，只需要改动常数的赋值就可以了。计数秒数选择电路当通过交通路口时，如果能在一个方向增添一个倒计时显示器对车辆、行人加以提示，可能会有更好的效果。因此计数秒数选择电路见图最主要的功能就是负责输出显示器需要的数值（即倒数的秒数值），作为倒计时显示器电路的计数秒数。

SIGHHLD2RESET；SIGHHLD2RESET；<-RESETCLK:;<-CLKEHR_SCRH；<-EHR_SCRH LORD[7..0]RECOUNT:;<-RECOUHT0LORD[7.ST图计数秒数选择电路模块图系统输入信号：l由外部信号发生器提供 的时钟信号；:系统内部自复位信号；:接收由时钟发生电路提供的 的时钟脉冲信号；o接收由交通灯信号控制电路产生的重新计数的使能控制信号;:接收由交通灯信号控制电路产生的状态信号。系统输出信号：l负责产生计数器所需要的计数数值。经仿真后得到的时序图见图：流量情况下，东西及南北方向红灯、黄灯和绿灯需要维持的秒数分别是、东西方向红灯设定为东西方向黄灯设定为东西方向绿灯设定为南北方向红灯设定为南北方向黄灯设定为南北方向绿灯设定为“ ”时，南北方向绿灯亮“ ”时，南北方向黄灯亮“ ”时，南北方向红灯亮“ ”时，东西方向红灯亮“ ”时，东西方向黄灯亮“ ”时，东西方向绿灯亮当外部信号发生器提供了的时钟信号，并且重新计数信号为“”时 信号就会按照预先设置的数值逐递减直至减到零为止当下一个重新计数信号 再次为“”时，会重复此过程。在这段程序的设计中用到了 语句，它的用法就是将已经定义的数值 转换成位 的表示方法。例如程序中：就是将十进制的转换成二进制的，这就使设计减少了很多不必要的麻烦。倒计时控制电路通过日常生活中的观察，我发现在一些交通路口已经开始使用倒计时显示器，它们的作用就是用来提示车辆行人目前还有多长时间信号灯会发生变化这样车辆行人就可以提前判断是否有足够的时间通过路口进而就可以避免很多意外事故的发生。例如：南北方向绿灯，车辆处于正常行驶中，东西方向红灯，车辆处于等待中，若南北方向行驶的车辆看到倒计时显示器上可以通行的时间很短，可能就会放慢速度等待下一次通行，这样在东西方向绿灯时，车辆就能够正常行驶，不会为等待南北方向强行的车辆而耽误更多的时间。如此循环下去，道路就会畅通无阻了。考虑到有些路口的交通拥堵现象较为严重，车辆会在道路上排成很长的一队，这样排在较远距离的司机就很难看清楚倒计时显示器上变化的数字，有可能会影响到车辆之间的正常行驶。因此，如果采用发光二极管作为倒计时的显示装置就会使司机和行人一目了然，同样也能够起到很好的提示作用。所以， 倒计时控制电路见图最主要的功能就是负责接收 电路输出的值，然后将其转换成 码，并利用发光二极管显示出来，让车辆行人能够清楚地知道再过多久信号灯就会发生变化。RESET>CLK》ENA_1HZ》RECOUNT》OAD[7..O]3HLD3<l_ED[24,.a<NEXT_STAT一一一一一RESETCLK l_ED[24..O]ENA_1HZ NEXT_STATERECOUNTLORD[7..O]TT0

图倒计时控制电路系统输入信号：l由外部信号发生器提供 的时钟信号；:系统内部自复位信号；_接收由时钟发生电路提供的 的脉冲信号；o重新计数的使能控制信号；a负责接收计数器所需要的计数数值。系统输出信号：e负责将计数数值转换成 码，并利用发光二极管显示倒计时状态；:当计数器计时完毕后，负责产生一个脉冲信号，作为下一个状态的触发信号。经仿真后得到的时序图见图0Ref:|1.3口口匚口口1127s |Time:|2.12s1.3000000127s

口_ _Name: Value: 1•Ref:|1.3口口匚口口1127s |Time:|2.12s1.3000000127s

口_ _Name: Value: 1•口s z'ps 3.口弓reset U|Interval:忖19.9999日73rns |4.0s 6.0sB.Os7.Us8.Usy.Os2^recountUena_1hz0elk1next_state0loadH19ledll/cnt_ffH17_RWB!nnnnnnnnnnn19(iffffff'18r：1FFFFFE)：：祚FFFFCR祚即FFE41FFFF雨)，FFFF印FFFFC口"FFFFH口)(WfF口口，1FFF瓯(1FFFC：皿，1FFFR口口%：二"I7'；｛116'；｛1151:直1X'；｛112'；｛'11 ')('10'；｛'OF'｝；'OE'；｛'ODi"TOC图 倒计时控制电路时序图由倒计时控制电路的时序图见图可以看出，当时钟信号来临后，在 脉冲信号的同时激励下，会按照预先设置好的时间开始逐递减，进行倒计时显示。当，则将与清零。当 为上升沿触发，且 与为时，将减的数值赋给 。当 为上升沿触发，且为时， 为时，减。这段程序是采用的就是查表的方法并且利用发光二极管进行倒计时显示如图所示当绿灯点亮开始计数后， 就会将减后的值赋给，之后又会从 语句中查找到相对应的值再赋给显示所剩余的时间。在程序编写过程中运用到了 语句，它可以将所赋的值转换成整数。由图可知是位的系统输出信号，负责控制发光二极管的输出，所以位的输出信号可以分成七组控制发光二极管的显示，其中“”为点亮，“”为熄灭。其对应方式如下表所示：红绿灯信号控制电路在红绿灯交通信号系统中，大多数的情况是通过自动控制的方式指挥交通。但为了配合高峰时段，防止交通拥挤，有时还必须使用手动控制，即让交通警察

自行指挥交通。因此，红绿灯信号控制电路见图除了负责监控路口红绿灯之外，最主要的功能就是能够利用开关来切换手动与自动的模式，让交通警察能够通过外部输入的方式来控制红绿灯交通信号系统的运做。系统彳HLD4系统彳HLD4RESET一RESETCLK>JCLK RECOUNTT::RECOUNTENH_SCHH>一EHR_SCAN SIGN_STATE[2_.O]T:SIGN_STATEHR_XHZ》一EHR_XHZ RED[X..O]T:RED[J...O]FLASH_1HZ>一FLASH_1HZ GREEN[X..O]T:GREEN[X..M)一M TEI_I_OU[1_.O]T：'TEI_I_OW[J__5T_BUTT/一5T_BUTTEXT_STATE》一HEXT_STATE：由外部信号发生器提供 的时钟信号:系统内部自复位信号；:接收由时钟发生电路提供的 的时钟脉冲信号；_接收由时钟发生电路提供的 的脉冲信号；h接收由时钟发生电路提供的 的脉冲时钟信号；:手动、自动切换按钮（1自动、：手动）；b红绿灯状态切换按钮（在手动操作下，每按一次按钮就变换一个状态）；:接收由倒计时控制电路提供的下一个状态的触发信号。系统输出信号：e产生重新计数的输出使能控制信号；:产生输出状态信号；e负责红色信号灯的显示；发光二极管组组组组组组组

:负责绿色信号灯的显示；:负责黄色信号灯的显示。经仿真后得到的时序图 见图2QMAAfplus11filetditView AssignUtilitiesUptionsWindowHelp 0,ZlBIH号道cW?公口说修检越闻国蠹倒口腐♦篇寥鸳眼11*|司Time:伺字5三 ]Interval:回.苫占 ]70s

口Value:I2,0s 4.0s 6.0sI8.0s 10.0s 12.0s 14.0s 16.0s 18.0s 20.0s 22.0s 24.0?2^st_buttrr^-resetnext_statem2^st_buttrr^-resetnext_statemi^flash_1hzr^-ena_1hzena_scanelkrecountsign_stateredgreenyellowUUU001UU1H3H1H2HO图 红绿灯信号控制电路时序图ru口卜XFL口nj1-Lruu口-LnFLT卜口1rufLnjnn_runnj口-uLRULTLRULRJULLFLA_LL[uLRunIW■1M唧IW■1M唧1IW■mm■唧!■■»IW■1W■IW■mm■图显示的是第三种状态时东西方向红灯亮、南北方向绿灯亮。红绿灯信号控制电路的作用就是产生的一系列的控制信号去完成之前几个模块设定好的功能。建立程序包在程序设计语言中，程序的开始总会调用库 来提供设计程序时所需要的基本命令。但是，如果要进一步设计较为复杂的程序时，库中的命令可能就无法支持了。因此，可以设计一个子程序来满足程序设计的需求。上述问题在硬件描述语言的设计中也存在，在 程序中的第一行就是要使用 设计好的库文件但如果需要使用的元器件并不在库中时，就只能自己定义了。一个程序包中至少应该包含以下结构中的一种：常数说明：如定义系统数据总线通道的宽度。数据类型说明：主要用于在整个设计中通用的数据类型。元件定义:元件定义主要规定在设计中参与文件例化的文件接口界面。子程序：并入程序包的子程序有利于在设计中任一处进行方便地调用。连接各个模块

电路的工作就是将所有的子电路全部连接起来，进行时序分析，当程序完成后，再下载到G以便硬件电路的验证工作。经仿真后得到的时序图见图3ColorLegend□Unassigned□UmoutedColorLegend□Unassigned□Umouted।——।Row&Col.FastTrack/DedicatedInput□RowFastTrack□ColumnFastTrack■NonassigridbleChipName:|light(EPF8282ALCEM-4：i 三］图 连接各个模块后的时序图连接各个模块后的时序图见图是综合了上述 个模块后仿真出来的波形。图 显示的也是状态三时东西方向红灯亮、南北方向绿灯亮，这与之前红绿灯信号控制电路仿真出来的波形结果是相同的。管脚分配图见图倒圈邕亘匿超画国通解蛹Q,鲁空UnassignedNodestPins:IO|hld1:u1|LPM_ADD_SUB:2«17|addcore:adder|:67 ±Q|hld1:u1|LPM_ADD_SUB:247|addcore:adder|:71O|hld1:u1|LPM_ADD_SUB:2«17|addcore:adder|:75Q|hld1:u1|LPMADDSUB:2<17|addcore:adder|:79 :SelectedNode(5)tPin(s):<none>图 连接各个模块后的管脚分配图第五章课程总结本系统结构简单，操作方便；可现自动控制，具有一定的智能性；对优化城市交通具有一定的意义。本设计将各任务进行细分包装，使各任务保持相对独立;能有效改善程序结构，便于模块化处理，使程序的可读性、可维护性和可移植性都得到进一步的提高。本设计采用了硬件描述语言文本输入方式，在确立总体预期实现功能的前提下，分层次进行设计。实现了三种颜色交通信号灯的交替点亮，以及时间的倒计时显示，指挥行人和车辆安全通行。程序中所用到的数据均可以根据实际情况进行设置，修改灵活方便。通过此次设计，我对于硬件描述语言有了更深入地了解，也在原