EDA交通灯课程设计.docx
EDA交通灯课程设计EDA交通灯课程设计 姓名：XXX 学号：* 专业：* 学院：电气与信息工程学院 1 系统功能设计要求 1. 东西各设有一个绿、黄、红指示灯；一个2位7段数码管 南北和东西方向各有一组绿，黄，红灯，各自的持续时间分别为20s，5s，25s； 当有特殊情况时，两个方向均为红灯，计时暂停，当特殊情况结束后，控制器恢复原来状态，继续正常工作。 用两组数码管，以倒计时方式显示两个方向允许通行或禁止通行的剩余时间。 3. 能实现正常的倒计时显示功能。能实现总体清理功能，计数器由初始状态开始计数，对应状态的指示灯亮。 2 设计原理 2.1 交通灯控制器的状态转换 根据论文题目要求，将红绿灯的状态转换列成如下表 上表为交通灯控制器的状态转换表 2 2.2设计方案 设计方案 1、显示模块由两部分组成，一是由七段数码管组成的倒计时显示器，每个方向两个七段数码管；二是由发光二极管代替的交通灯，每个方向3个发光二极管。 2、每个方向有一组2位倒计时器模块，用以显示该方向交通灯剩余的点亮时间。 3、控制模块是交通灯的核心，主要控制交通灯按工作顺序自动变换，同时控制倒计时模块工作，每当倒计时回零时，控制模块接收到一个计时信号，从而控制交通灯进入下一个工作状态。 2.2 LED动态显示与频率 由于交通灯需要使用2位7段LED数码管指示通行剩余时间，故采用LED动态扫描方式显示当前时间。 频率设定CLK1k对应的频率为1024hz 3 显示模块 倒计时模块 控制模块 3 电路符号 交通控制器的电路符号如图1.3所示。其中，CLK1K为系统时钟信号输入端，SN为禁止通行信号输入通行信号输入端，light0为东西红灯信号输出端，light1为东西黄灯信号输出端，light2为东西绿灯信号输出端，light3为南北红灯信号输出端，light4为南北黄灯信号输出端，light5为南北绿灯信号输出端，led1、led2、led3、led4、为数码管地址选择信号输出端。 4 设计方法 采用文本编辑法，既采用vhdl语言描述交通控制器，代码如下： library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity traffic IS port (clk1k,SN:in std_logic; led1, led2, led3, led4 :out std_logic_vector (3 downto 0); -显示管显示时间用 light:out std_logic_vector (5 downto 0); -红绿黄灯 end traffic; architecture traffic1 of traffic IS signal S:std_logic_vector (1 downto 0); -状态 signal DXT:std_logic_vector(7 downto 0):=X"01" 4 -东西方向时间 signal NBX:std_logic_vector(7 downto 0):=X"01" -南北方向时间 signal ART,AGT,AYT,BRT,BGT,BYT: std_logic_vector(7 downto0);-红绿黄灯信号 signal SL: std_logic; signal temp: integer range 0 to 1023; -产生1s计数器时计数 signal clk: std_logic; begin sL<='1' -红绿灯时间设定 ART<="00100101" AGT<="00100000" AYT<="00000100" BRT<="00100101" BGT<="00100000" BYT<="00000100" process(clk1k) - 选频率为1024HZ begin if (clk1k'event and clk1k='1') then if temp=1023 then temp<=0; clk<='1' 5 else temp<=temp+1; clk<='0' end if; end if; end process; -进程结束 process(clk,DXT,NBX) -状态转换进程 begin if clk'event and clk ='1' then if(DXT ="00000001")OR (NBX = "00000001") then S<=S+1; else S<=S; end if; -状态转换结束 end if; end process; process (clk,SN,S) -倒计时模块 begin if SN = '1' then DXT<=DXT; NBX<=NBX; else if clk'event and clk='1' then if (DXT="0000000") OR (NBX="00000000") then case S IS when "00"=>DXT<=ART; NBX<=BGT; -南北红灯、东西绿6 灯 when "01"=> NBX<=BYT; -南北红灯、东西黄灯 when "10"=>DXT<=AGT; NBX<=BRT; -南北绿灯、东西红灯 when "11"=>DXT<=AYT; -南北黄灯、东西红灯 when others=>NULL; end case; end if; if DXT/="00000000" then if DXT(3 downto 0)= "0000" then DXT(3 downto 0)<="1001" DXT(7 downto 4)<=DXT(7 downto 4)-1; else DXT(3 downto 0)<=DXT(3 downto 0)-1; DXT(7 downto 4)<=DXT(7 downto 4); end if; end if; if NBX/="00000000" then if NBX(3 downto 0)="0000" then NBX(3 downto 0)<="1001" NBX(7 downto 4)<=NBX(7 downto 4)-1; else NBX(3 downto 0)<=NBX(3 downto 0)-1; 7 NBX(7 downto 4)<=NBX(7 downto 4); end if; end if; end if; end if; end process; -倒计时模块结束 process(SL,DXT,NBX,S,SN) -显示模块 begin case SL IS when '1'=>led1<=NBX(3 downto 0); led2<=NBX(7 downto 4); led3<=DXT(3 downto 0); led4<=DXT(7 downto 4); when others=>NULL; end case; if SN ='1' then light<="001001" else case S IS when "00"=>light<="010001" when "01"=> light <="100001" when "10"=> light <="001010" when "11"=> light <="001100" 8 when others=>NULL; end case; end if; end process; end traffic1; 5 软件仿真 时序仿真图 6 结论 数码管动态显示，需要通过位选、段选控制。通过查询手册，将2位位选信号接到试验箱数码管位选端，将7位段选信号连接到试验箱数码管的段选控制端。当送人合适的控制信号后，数码管即可正常工作。 9 通过下载仿真后，能得到预期的实验结果。通过拨动为高电平，能实现交通灯紧急状态。若SN为低电平，数码管和主南北的红绿灯能有序亮灭。 7收获及感想 短短一个星期的EDA课程设计很块就结束了，虽然在之前的学习过程中还存在着没有弄懂的问题，但是通过这次设计，进一步加深了对EDA的了解，让我对它有了更加浓厚的兴趣。 在拿到题目后，首先进行了单元模块的设计，将每一个单元模块设计完成后再经行仿真，在波形仿真的过程中，同样遇到了困难，有的时候，由于END TIME的时间修改的太大，会出现仿真时间过长的问题，这个时候应该要把END TIME的时间相应的改小，或是修改系统时钟的频率。 在设计的过程中还应该多联系下实际情况，要了解实际情况下交通信号灯的工作情况，才能更好的完成此次的课程设计。在今后的工作和学习中，我们不能仅仅把目光停留在课本上，要多理论联系实际。有的时候，理论上是正确的东西放到现实中去，可能由于种种因素的制约，并不能达到实际的效果，还需要我们进行相应的修改才能完成要求。这次的课程设计使我巩固了以前学习到的知识，还使我掌握了以前没有掌握的知识，同时锻炼了自己的能力。 10
