eda課程設(shè)計(jì)(交通燈控制器)

1、<p>　　課 程 設(shè) 計(jì)</p><p><b>　　0600000</b></p><p>　　年 月 日</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　課程 EDA技術(shù)課程設(shè)計(jì)</p><p>　　題目 交通燈控

2、制器</p><p>　　專業(yè) 姓名 學(xué)號(hào)</p><p>　　主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等</p><p><b>　　主要內(nèi)容：</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)交通信號(hào)燈控制器，由一條主干道和一條支干道匯合成十字路口，在每個(gè)入口處設(shè)置紅、綠、黃三色信

3、號(hào)燈，紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行，黃燈亮則給行駛中的車輛有時(shí)間停在禁行線外。</p><p><b>　　基本要求：</b></p><p>　　1、紅、綠、黃發(fā)光二極管作信號(hào)燈，用傳感器或邏輯開關(guān)作檢測(cè)車輛是否到來(lái)的信號(hào)，實(shí)驗(yàn)電路用邏輯開關(guān)代替。</p><p>　　2、主干道處于常允許通行的狀態(tài)，支干道有車來(lái)時(shí)才允許通行。主干道亮綠燈時(shí)

4、，支干道亮紅燈；支干道亮綠燈時(shí)，主干道亮紅燈。</p><p>　　3、主、支干道均有車時(shí)，兩者交替允許通行，主干道每次放行45秒，支干道每次放行25秒，設(shè)立45秒、25秒計(jì)時(shí)、顯示電路，選擇1HZ時(shí)鐘脈沖作為系統(tǒng)時(shí)鐘。</p><p>　　4、在每次由綠燈亮到紅燈亮的轉(zhuǎn)換過(guò)程中，要亮5秒黃燈作為過(guò)渡，使行駛中的車輛有時(shí)間停到禁行線外，設(shè)立5秒計(jì)時(shí)、顯示電路。</p><

5、;p><b>　　主要參考資料：</b></p><p>　　[1] 潘松著.EDA技術(shù)實(shí)用教程(第二版). 北京：科學(xué)出版社,2005.</p><p>　　[2] 康華光主編.電子技術(shù)基礎(chǔ) 模擬部分. 北京：高教出版社,2006.</p><p>　　[3] 閻石主編.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ). 北京：高教出版社,2003.</p>

6、;<p>　　完成期限 2010.3.12 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　專業(yè)負(fù)責(zé)人 </p><p>　　2010年 3月8日</p><p><b>　　一、總體設(shè)計(jì)思想</b></

7、p><p><b>　　1.基本原理</b></p><p>　　計(jì)數(shù)模塊、置數(shù)模塊、主控制器模塊和譯碼器模塊。置數(shù)模塊將交通燈的點(diǎn)亮?xí)r間預(yù)置到置數(shù)電路中，計(jì)數(shù)模塊以秒為單位倒計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)數(shù)值減為零時(shí)，主控電路改變輸出狀態(tài)，電路進(jìn)入下一個(gè)狀態(tài)的倒計(jì)時(shí)。其中，核心部分是主控</p><p><b>　　2.設(shè)計(jì)框圖</b><

8、/p><p>　　圖一.交通燈控制系統(tǒng)的原理框圖</p><p>　　圖二.交通燈控制器的流程圖</p><p><b>　　1．設(shè)計(jì)思路：</b></p><p>　　在某一十字路口交叉地帶，可設(shè)計(jì)東西走向的道路為甲車道，南北走向的道路為乙車道。甲乙車道的交通燈需按交通法則來(lái)依次交替運(yùn)行。則可設(shè)計(jì)一個(gè)狀態(tài)循環(huán)的邏輯電路。&

9、lt;/p><p>　　2．分析系統(tǒng)的邏輯功能：</p><p>　　交通燈控制系統(tǒng)的原理框圖如圖一所示。它主要由控制器、定時(shí)器、譯碼器和秒脈沖信號(hào)發(fā)生器等部分組成。</p><p>　　秒脈沖發(fā)生器是該系統(tǒng)中定時(shí)器和控制器的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)源，譯碼器輸出兩組信號(hào)燈的控制信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路后驅(qū)動(dòng)信號(hào)燈工作，控制器是系統(tǒng)的主要部分，由它控制定時(shí)器和譯碼器的工作。圖中： <

10、/p><p>　　TL: 表示甲車道或乙車道綠燈亮的時(shí)間間隔為45秒，即車輛正常通行的時(shí)間間隔。定時(shí)時(shí)間到，TL=1，否則，TL=0。</p><p>　　TY：表示黃燈亮的時(shí)間間隔為5秒。定時(shí)時(shí)間到，TY=1，否則，TY=0。</p><p>　　ST：表示定時(shí)器到了規(guī)定的時(shí)間后，由控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)。由它控制定時(shí)器開始下個(gè)工作狀態(tài)的定時(shí)。</p>

11、<p>　?。?）圖甲車道綠燈亮，乙車道紅燈亮。表示甲車道上的車輛允許通行，乙車道禁止通行。綠燈亮足規(guī)定的時(shí)間隔TL時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)信號(hào)ST，轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。</p><p>　?。?）甲車道黃燈亮，乙車道紅燈亮。表示甲車道上未過(guò)停車線的車輛停止通行，已過(guò)停車線的車輛繼續(xù)通行，乙車道禁止通行。黃燈亮足規(guī)定時(shí)間間隔TY時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)ST，轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。</p><p

12、>　?。?）甲車道紅燈亮，乙車道綠燈亮。表示甲車道禁止通行，乙車道上的車輛允許通行綠燈亮足規(guī)定的時(shí)間間隔TL時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)ST，轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。</p><p>　　（4）甲車道紅燈亮，乙車道黃燈亮。表示甲車道禁止通行，乙車道上未過(guò)停車線的車輛停止通行，已過(guò)停車線的車輛繼續(xù)通行。黃燈亮足規(guī)定的時(shí)間間隔TY時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)ST，系統(tǒng)又轉(zhuǎn)換到第（1）種工作狀態(tài)。 </p>

13、<p>　　交通燈以上4種工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換是由控制器進(jìn)行控制的。設(shè)控制器的四種狀態(tài)編碼為00、01、11、10，并分別用S0、S1、S3、S2表示，則控制器的工作狀態(tài)及功能如圖二所示，控制器應(yīng)送出甲、乙車道紅、黃、綠燈的控制信號(hào)。為簡(jiǎn)便起見，把燈的代號(hào)和燈的驅(qū)動(dòng)信號(hào)合二為一，并作如下規(guī)定： </p><p>　　圖二的控制器工作狀態(tài)及功能</p><p>　　控制狀態(tài) 信

14、號(hào)燈狀態(tài) 車道運(yùn)行狀態(tài)</p><p>　　S0（00） 甲綠，乙紅 甲車道通行，乙車道禁止通行</p><p>　　S1（01） 甲黃，乙紅 甲車道緩行，乙車道禁止通行</p><p>　　S3（11） 甲紅，乙綠 甲車道禁止通行，乙車道通行</p&g

15、t;<p>　　S2（10） 甲紅，乙黃 甲車道禁止通行，乙車道緩行</p><p><b>　　符號(hào)含義：</b></p><p>　　AG=1：甲車道綠燈亮；</p><p>　　BG=1：乙車道綠燈亮；</p><p>　　AY=1：甲車道黃燈亮；</p>&l

16、t;p>　　BY=1：乙車道黃燈亮；</p><p>　　AR=1：甲車道紅燈亮；</p><p>　　BY=1：乙車道紅燈亮；</p><p>　　由此得到交通燈控制器的流程圖，如圖二所示。設(shè)控制器的初始狀態(tài)為S0（用狀態(tài)框表示S0），當(dāng)S0的持續(xù)時(shí)間小于45秒時(shí)，TL=0（用判斷框表示TL），控制器保持S0不變。只有當(dāng)S0的持續(xù)時(shí)間等于45秒時(shí)，TL=1，

17、控制器發(fā)出制</p><p>　　態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)ST（用條件輸出框表示ST），并轉(zhuǎn)換到下一個(gè)工作狀態(tài)。</p><p>　　二、設(shè)計(jì)步驟和調(diào)試過(guò)程</p><p><b>　　1、總體設(shè)計(jì)電路</b></p><p>　　2、模塊設(shè)計(jì)和相應(yīng)模塊程序</p><p>　　library ieee;<

18、;/p><p>　　use ieee.std_logic_1164.all;</p><p>　　entity traffic1 is</p><p>　　port(clk,sensor1, sensor2, reset : in std_logic;</p><p>　　red1, yellow1, green1, red2, yellow2,

19、 green2 : out std_logic);</p><p>　　end traffic1; </p><p>　　architecture a of traffic1 is</p><p>　　type state_t is (st0,st1,st2,st3,st4,st5,st6,st7);</p><p>　　signal

20、state, nextstate : state_t;</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　update_stae :</p><p>　　process (reset, clk)</p><p><b>　　begin</b></p><p>

21、;　　if (reset='1') then</p><p>　　state <= st0 ;</p><p>　　elsif clk 'event and clk='1'then</p><p>　　state <= nextstate ;</p><p><b>　　end i

22、f ;</b></p><p>　　end process;</p><p>　　transitions :</p><p>　　process (state, sensor1, sensor2)</p><p>　　variable cnt1,cnt2,cnt3,cnt4,cnt5,cnt6,cnt7,cnt8 :integer

23、 range 0 to 255;</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　red1 <='0'; yellow1 <='0'; green1 <= '0';</p><p>　　red2 <='0'; yellow2 <=&

24、#39;0'; green2 <= '0';</p><p>　　case state is</p><p>　　when st0 =></p><p>　　green1 <= '1';</p><p>　　red2 <='1';</p><p

25、>　　if sensor2 = sensor1 then</p><p>　　nextstate <= st1;</p><p>　　elsif (sensor1 = '0'and sensor2 = '1') then</p><p>　　nextstate<= st2;</p><p>&

26、lt;b>　　else</b></p><p>　　nextstate <= st0;</p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　when st1 =></p><p>　　green1 <= '1';</p><p&g

27、t;　　red2 <= '1';</p><p>　　nextstate <= st2;</p><p>　　when st2 =></p><p>　　green1 <= '1';</p><p>　　red2 <= '1';</p><p&g

28、t;　　nextstate <= st3;</p><p>　　when st3 =></p><p>　　yellow1 <= '1';</p><p>　　red2 <= '1';</p><p>　　nextstate <=st4;</p><p>　

29、　when st4 =></p><p>　　red1 <= '1';</p><p>　　green2 <= '1';</p><p>　　if sensor2 = sensor1 then</p><p>　　nextstate <= st5;</p><p>

30、;　　elsif (sensor1 = '1'and sensor2 = '0') then</p><p>　　nextstate <= st6;</p><p><b>　　else</b></p><p>　　nextstate <= st4;</p><p><b

31、>　　end if;</b></p><p>　　when st5 =></p><p>　　red1 <= '1';</p><p>　　green2 <='1';</p><p>　　nextstate <= st6;</p><p>　　w

32、hen st6 => </p><p>　　red1 <= '1';</p><p>　　green2 <= '1';</p><p>　　nextstate <= st7;</p><p>　　when st7 =></p><p>　　red1 <

33、= '1';</p><p>　　yellow2 <= '1';</p><p>　　nextstate <= st0;</p><p><b>　　end case;</b></p><p>　　end process;</p><p><b&g

34、t;　　end a;</b></p><p>　　3、仿真及仿真結(jié)果分析</p><p><b>　　仿真圖</b></p><p><b>　　三、結(jié)論及心得體會(huì)</b></p><p>　　做了一周的課程設(shè)計(jì)，使我感慨頗多，有關(guān)于VHDL方面的，更多的收獲是多方面的。 </p&

35、gt;<p>　　VHDL程序設(shè)計(jì)也不熟煉，學(xué)的東西好像它是它，我是我似的，理論聯(lián)系不了實(shí)際。以前的匯編語(yǔ)言沒學(xué)好，一開始的程序這塊兒就要令我抓狂了。后來(lái)請(qǐng)教我們班的同學(xué)，一起學(xué)習(xí)。</p><p>　　我覺得我對(duì)VHDL的一些知識(shí)在這個(gè)動(dòng)手的過(guò)程中真的是從無(wú)到有增長(zhǎng)的。一段時(shí)間里，我應(yīng)該不會(huì)再如此迷惘。</p><p><b>　　參考資料</b>&l