1、 1 计算机硬件设计实训 报 告 题目： 具有四种信号灯的交通灯控制器 班级 学号 姓名 评分表 出勤 10 分 设计能力 20 分 调试能力 20 分 实训报告 30 分 答辩 20 分 总分 成绩等级： 指导教师： 2012 年 12 月 2 具有四种信号灯的交通灯控制器 一一、总体要求、总体要求 初始条件：设计一个具有四种信号灯的交通灯控制器。设计要求是：由一 条主干道和一条支干道汇合成十字路口，在每个入口处设置红、绿、黄、左拐允 许四盏信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有 时间停在禁行线外，左拐灯亮允许车辆向左拐弯。信号灯变换次序为：主支干道 交替允许通行，
2、主干道每次放行 40S，亮 5S 红灯让行驶中的车辆有时间停到禁行 线外，左拐放行 15 秒，亮 5S 红灯；支干道放行 30S，亮 5S 黄灯，左拐放行 15 秒，亮 5S 红灯。各计时电路为倒计时显示。 二、设计原理及思想二、设计原理及思想 根据设计要求和系统所具有的功能，并参考相关的文献资料，经行方案设 计 ， 可 以 画 出 如 下 图 所 示 的 交 通 信 号 灯 控 制 器 的 系 统 框 图 。 3 图 1、具有四种信号灯的交通灯控制器系统框图 由交通灯控制器系统框图(图 1)可知，该系统由 4 个子模块组成。其中包括： (1) 定时模块； (2) 主控电路模块； (3) 译码
3、驱动电路模块； (4) 扫描显示模块。 以上四个电路可以分为两大模块，即：主控电路及计时（定时）模块和以上四个电路可以分为两大模块，即：主控电路及计时（定时）模块和 扫描显示译码模块扫描显示译码模块。 三、单元模块设计与仿真三、单元模块设计与仿真 1 1、主控电路主控电路及计时及计时（定时）（定时）模块模块 控制模块根据外部输入信号和计时模块产生的输出信号， 产生系统的状态 机，控制其他部分协调工作。计时模块用来设定主干道和支干道计时器的初值， 并为扫描显示译码模块提供倒计时时间。 控制及计时模块采用状态机进行设计，可以定义出 8 种状态，分别为 S0:主干道 绿灯，支干道红灯且禁止通行；S1
4、:主干道黄灯亮，支干道红灯禁止通行；S2: 左拐灯亮，允许左行，支干道红灯，禁止通行；S3:主干道黄灯，停车；支干道 红灯，禁止通行；S4:主干道红灯，支干道绿灯。S5:主干道红灯，支干道黄灯 S6:主干道红灯，支干道左拐灯亮，允许左拐 S7:主干道红灯，支干道黄灯。 其仿真波形如下： 4 图 2、主控电路及计时（定时）模块仿真图 2 2、扫描显示译码模块、扫描显示译码模块 扫描显示译码模块可以根据控制信号， 驱动交通信号灯以及倒计时数码管的 显示，其中数码管的显示采用动态扫描显示。本模块采用数码显示管来完成。数 码显示管是计数器等电路的最好选择。数码管可以用 TTL 或者 CMOS 集成电路
5、直 接驱动完成。 仿真波形如下：仿真波形如下： 图 3、扫描显示译码模块仿真图 3 3、顶层文件的编写、顶层文件的编写 将以上各个单元模块仿真成功后，再进行顶层文件的编写。 根据以上设计思 路，可以得到如下的顶层文件原理图 5 图 4、具有四种信号灯的交通灯控制器的顶层原理图 系统输入信号： clk：1kHz的时钟信号； en：系统使能信号 系统输出信号： lampa1：主干道红灯信号 lampa2：主干道黄灯信号 lampa3：主干道绿灯信号 lampa4：主干道左拐信号 lampb1：主干道红灯信号 lampb2：主干道黄灯信号 lampb3：主干道绿灯信号 lampb4：主干道左拐信号
6、acounth，acountl：主干道计时输出 bcounth，bcountl：支干道计时输出 仿真波形如下：仿真波形如下： 6 图 5、具有四种信号灯的交通灯控制器的顶层文件仿真图（1） 图 6、具有四种信号灯的交通灯控制器的顶层文件仿真图（2） 7 四四、结果及分析结果及分析 通过仿真可以看到： 当主干道绿灯，支干道红灯时，主干道倒计时高位置数 0100，低位置数 0101； 支干道高位置数 0101，低位置数 0000； 当主干道黄灯，支干道红灯时，主干道黄灯倒计时置数 0101；支干道继续刚才 的减计数； 当主干道红灯，支干道绿灯时，主干道倒计时高位置数 0011，低位置数 0000； 支干道高位置数 0010，低位置数 0101； 当主干道红灯，支干道黄灯时，支干道黄灯倒计时置数 0101；主干道继续刚才 的减计数。 在 S4 状态结束后，自动跳回到 S0 状态，继续判断支干道是否有车行驶，若有 车行驶，则跳转到 S1 状态，给高、低位置数，继续进行减计时。 系统根据 COU
