EDA交通灯控制系统的课程设计

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1、 1 目录目录 摘要.1 一 设计目的与要求2 二 设计原理.2 2.1 交通灯控制的系统构成3 22 交通灯控制器的电路控制原理框图.3 23 器件下载编程与硬件实现.4 三 设计内容4 3.1 设计步骤5 3.2 交 通 灯 控 制 器 各 模块 的 程 序 6 3.3 软件仿真结果9 3.4 硬件实现及调试结果.10 总结与致谢.11 参考文献.12 附录21 2 摘要摘要 EDA 是电子设计自动化(Electronic Design Automation)的缩写，在 20 世 纪 90 年代初从计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助测试 (CAT)和计算机辅助工

2、程(CAE)的概念发展而来的。EDA 技术就是以计算机为工 具，设计者在 EDA 软件平台上，用硬件描述语言 HDL 完成设计文件，然后由计算 机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对 于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。 随着社会经济的发展,城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三 者关系的协调,已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。交通控制系统的 适用场合主要是用于交通数据监测、 交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管 理系统,它是现代交通监控指挥系统中最重要的组成部分。 关键字：EDA 交通灯 Verilog HDL Quartus

3、IIQuartusII 3 一 设计目的与要求 (1) 主、支干道各设有一个绿、黄、红指示灯，两个显示数码管。 (2) 主、支道交替允许通行，主干道每次放行 45 s，支干道每次放行 25 s， 在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中，要亮 5 s 的黄灯作为过渡，并进行减 计时显示。 (3) 具有清零、可预置主、支干道通行时间功能。 二二 设计原理 交通灯控制系统的作用主要是实现城市十字交叉路口红绿灯的控制。 在现代 化的大城市中，十字交叉路口越来越多，在每个交叉路口都需要使用红绿灯进行 交通指挥和管理，红、黄、绿灯的转换要有一个准确的时间间隔和转换顺序，这 就需要有一个安全、自动的系统对红、

4、黄、绿灯的转换进行管理，本系统就是基 于此目的而开发的。如下图 2-1 为十字路口交通管理信号灯的示意图。 图 2-1 十字路口交通管理信号灯 2.1 交通灯控制的系统构成 城市中常见的大型十字路口如下 2-2 图所示。 一般情况下， 当汽车行驶至十字交通路口时， 有 3 种选择: 向前， 向左转弯， 向右转弯。根据我国的交通规则规定，汽车是靠右行驶，向右拐弯只要走弧形的 支干道即可，不需受十字交通灯的束缚。因此，本文主要考虑前行和左转这两种 情况。十字路口交通灯负责控制各走向红绿灯的状态及转换，并且各状态之间有 一定的时间过渡。同时，东西南北每条干道上都为人行横道设置了红绿灯,提醒 行人在安

5、全时刻穿越道路以保证行人的安全。 城市路口交通信号控制系统大体上分为三种类型: 定周期的信号机、 多时段 且具有无电缆协调功能的微电脑型信号机以及联网式自适应多相位智能型信号 机。具体采用哪种类型, 应根据其应用场合及特点加以确定。其中, 第一种类型 以其成本低,设计简单, 安装及维护方便等特点得到了广泛应用。 4 22 交通灯控制器的电路控制原理框图 如图 3-1 所示，主要包括置数器模块、定时计数器模块、主控制器模块和 译码器模块。置数器模块将交通灯的点亮时间预置到置数电路中。计数器模块以 秒为单位倒计时，当计数值减为零时，主控电路改变输出状态，电路进入下一个 状态的倒计时。核心部分是主控

6、制模块。具体控制情况如下 23 器件下载编程与硬件实现 在进行硬件测试时，按键 k1 对应复位端 reset，按键 k2 对应紧急开关 urgent。EDA 实验开发系统上的时钟 cp2 对应计数时钟 CLK，数码管 M3、M4 对应 东西走向的时钟显示。LED 灯 l16、l15、l14 对应东西走向的绿灯 G1、黄灯 Y1、 状态状态 主干道主干道 支干道支干道 时间时间/S/S 0000 绿灯亮绿灯亮 红灯亮红灯亮 4545 0101 黄灯亮黄灯亮 红灯亮红灯亮 5 5 1010 红灯亮红灯亮 绿灯亮绿灯亮 2525 1111 红灯亮红灯亮 黄灯亮黄灯亮 5 5 红 绿 黄 主控制器 显示器 译码器 置数器 定时计数器 特殊状态 清零 红 绿 黄 图 3-1 电路控制原理框图 5 红灯 R1。数码管 M1、M2 对应南北走向的时钟显示。LED 灯 l1、l2、l3 对应南北 走向的绿灯 G2、黄灯 Y2、红灯 R2，对应的硬件结构示意图如图 3-3 所示。 图 3-3 交通灯控制系统的硬件示意图 三设计内容 3.1 设