1、 十字路口交通灯控制系统设计课程设计报告十字路口交通灯控制系统设计课程设计报告 姓名：姓名： 学号：学号： 班号：班号： 指导：指导： 成绩：成绩： 日期：日期：20132013- -7 7- -2 2 目录目录 1. 设计任务描述1 2. 系统构成及状态转换 3 3.系统分析与设计4 一、底层设计.5 1）控制器的 VHDL 描述（加注释）及其功能仿真波形.5 2）5S 倒计时器 VHDL 描述（加注释）及其功能仿真波形 7 3）15S 倒计时器 VHDL 描述（加注释）及其功能仿真波形 8 4）20S 倒计时器 VHDL 描述（加注释）及其功能仿真波形 9 二、顶层原理图的设计 10 5.
2、 课程设计回顾总结 13 1 1. 设计任务描述设计任务描述 十字路口由一条南北方向的主干道（简称 A 道）和东西 方向的支干道（简称 B 道）组成。如图 1 所示是安装在十字 路口的交通信号灯示意图。信号灯的组合关系如图 2 所示， 使用分别表示 A 道和 B 道的红、黄、绿交通灯的驱动信号， 且信号灯在高电平时点亮，低电平时熄灭。 图 1. 交通信号灯示意图 2 十字路口的控制规则如表 1 所示： 南北方向(A道) 东西方向（B 道） 时间（秒） 绿灯 红灯 15 黄灯 红灯 5 红灯 绿灯 15 红灯 黄灯 5 图 2. 信号灯组合关系 表 1. 控制规则 3 2. 系统构成及状态转换系
3、统构成及状态转换 依据设计任务分析，得出：十字路口交通灯控制系统由定 时器模块、控制器模块和输出模块组成。如图 3 所示。 定时器模块由 15S、5S、5S 三个定时器组成，分别确定 相应信号灯亮的时间。三个定时器采用以秒脉冲为时钟的计 数器实现。eg、ey、er 分别是三个定时器的工作使能信号， tm15、tm5、tm5 是三个定时器的计数结束指示信号。 控制模块是对系统工作状态的转换进行控制， 根据交通规 图 3. 交通灯控制系统结构 4 则可得系统状态转换情况。ar、ay、ag br、by、bg 分别表 示由控制器输出的 A 道和 B 道的红、 黄、 绿信号灯亮的时间； eg、ey、er
4、 分别表示由控制器输出的控制 15S、5S、20S 三 个定时器的工作使能信号。控制器的 ASM 图如图 4 所示。 3.系统分析与设计系统分析与设计 采用 VHDL 与原理图层次型混合设计，底层采用 VHDL 语言进行描述，顶层实体采用逻辑电路原理图，此工程中包 含11个VHDL文件以及一个原理图文件， 分别用于描述15S、 5yS、5rS 定时器、20S、15S、5S 倒计时器、四个路口倒计 时显示灯、控制器、及顶层实体。 图4. 交通灯控制器的ASM图 5 我主要负责 20S、15S、5S 倒计时器、控制器的模块设计。 一、底层设计一、底层设计 必须保证底层元件的正确性，因此，需先建立
5、11 个工 程，分别测试 11 个元件。 1）控制器的）控制器的 VHDL 描述（加注释）及其功能仿真波形描述（加注释）及其功能仿真波形 LIBRARY ieee; use IEEE.STD_LOGIC_1164.all; entity control is PORT ( cp,reset,tm15,tm5y,tm5r:in STD_LOGIC;-延时 15S,5rS,5yS ag,ay,ar,bg,by,br,eg,ey,er:out STD_LOGIC ); end control; architecture one of control is type state_type is (s0
6、,s1,s2,s3); signal state:state_type; begin process(reset,cp) begin if reset=1 then state if tm15=1 then state 6 if tm5y=1 then state if tm15=1 then state if tm5r=1 then state state=s0; end case; end if; end process; ag=1 when state=s0 else 0; ay=1 when state=s1 else 0; ar=1 when state=s2 or state=s3 else 0; bg=1 when state=s2 else 0; by=1 when state=s3 else 0; br=1 when state=s0 or state=s1 else 0; eg=1
