EDA课程设计——交通信号灯控制器设计

《EDA课程设计——交通信号灯控制器设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《EDA课程设计——交通信号灯控制器设计（18页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、精品范文模板 可修改删除撰写人：_日 期：_海南大学信息科学技术学院EDA技术课程设计报告专业班级：2008级通信工程姓 名： 刘 洋学 号：20081604B062指导老师：刘文进 老师目 录课程设计的要求及目的2前言 2一 设计内容与目的 21.1 设计内容 31.2 设计目的 3二 方案设计 32.1 设计思路32.2 设计总体框图42.3 状态表52.4 电路原理图52.5 静态显示电路5三 功能电路的设计 53.1 细化的设计总体框图53.2 灯控制器电路设计63.3 计数器设计83.4 显示控制部分设计12四 系统仿真图13五 设计心得会14六 参考文献15交通信号灯控制器设计课程

2、设计的要求及目的：1了解电子设计的具体流程和方法。2. 掌握电子设计的基本要求，能够运用所学的知识解决生活中的一些问题。3. 初步掌握VHDL语言编程，并设计出一个有意义的小型系统。4. 掌握MAX+plus 软件的应用，并且了解相关硬件的组成和功能。5. 用EDA（Electronic Design Automation）或者原理图完成一个课题的设计，并达到相应的功能要求。前言伴随着社会的发展以及人类生活水平的提高,汽车的数量在不断增加，交通事业得以蓬勃发展，而随之引起的安全问题已经不容忽视。EDA技术的发展和应用领域也在不断的扩大与深入，机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、

3、军事等各个领域的重要性日益突出。众所周知，随着生活的进步，我们身边的交通也日益繁忙，在众多的十字交叉路口，为了确保车辆安全，迅速地通行，就必须在每个入口设置红绿灯。本系统中设置了红，绿，黄三色共三种信号灯。红灯亮禁止一切该方向的行人和车辆通行，绿灯亮允许行人和车辆通行，黄灯亮则提示行驶中的车辆注意不要抢道，并让它们有时间停靠到禁行线之外或者加快通过，同时提醒行人加快行进或者等待下一次绿灯。人行道灯亮时，允许行人通过。为了确保十字路口的行人和车辆顺利，畅通的通过，往往采用电子控制的交通信号来进行指挥。利用EDA技术设计交通灯来完成这个需求就显的更加迫切，同样也是非常的实用和合理。本交通信号灯控制

4、系统以十字路口为例讲述设计的功能要求和设计的具体过程。一 设计内容与目的： 1.1 设计内容： 用EDA设计一个简单的交通灯控制器，具有如下功能：（1）设计一个交通信号灯控制器，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、黄三色信号灯，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。（2）用红、绿、黄发光二极管作信号灯，用传感器或逻辑开关作检测车辆是否到来的信号。（3）主干道处于常允许通行的状态，支干道有车来时才允许通行。主干道亮绿灯时，支干道亮红灯；支干道亮绿灯时，主干道亮红灯。主、支干道均有车时，两者交替允许通行，主干道每次放行45秒，支干道每

5、次放行25秒，设立45秒、25秒计时、显示电路。（4）在每次由绿灯亮到红灯亮的转换过程中，要亮5秒黄灯作为过渡，使行驶中的车辆有时间停到禁行线外，设立5秒计时、显示电路。1.2 设计目的：（1）掌握十字路口交通灯控制的设计原理，并能够运用VHDL编程语言编写出实验程序,进一步对所学的EDA知识进行掌握与实际应用。（2）学会在MAX+plus 软件环境中仿真，熟悉软件的基本操作和运行环境。（3）锻炼自己获取信息的能力，以及能够独立自主的思考和解决问题的能力。二 方案设计：2.1设计思路（1） 主、支干道用传感器检测车辆到来情况，实验电路用逻辑开关代替。（2） 45秒、25秒、5秒定时信号可用顺计

6、时，也可用倒计时，计时起始信号由主控电路给出，定时结束信号也输入到主控电路，由主控电路启、闭三色信号灯或启动另一计时电路。（3） 主控电路是核心，这是一个时序电路，其输入信号为：车辆检测信号（A，B）； 45秒、25秒、5秒定时信号（C，D，E）。其状态转化图如下所示：2.2 设计总体框图：2.3状态表主干道支干道指示灯亮灯时间指示灯亮灯时间红灯亮30s绿灯亮25s红灯亮黄灯亮5s绿灯亮45红灯亮50s黄灯亮5s红灯亮2.4 电路原理图：2.5 输出显示电路 ： 静态扫描电路。三 功能电路的设计3.1细化的设计总体框图根据设计要求和系统所具有功能，并参考相关的文献资料经行方案设计画出如下所示的

7、十字路口交通灯控制器系统框图，及为设计的总体方案，框图如下图3.1所示CLK交通灯控制及计时模块扫描显示模块LED显示3.2 灯控制器电路设计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，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，其中主支干道的红黄绿灯表示如MR、MY、MG、BR、BY、BG。程序如下：LI

8、BRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY JTDKZ IS PORT(CLK,SM,SB:IN STD_LOGIC; MR,MY,MG,BR,BY,BG:OUT STD_LOGIC);END ENTITY JTDKZ;ARCHITECTURE ART OF JTDKZ IS TYPE STATE_TYPE IS(A,B,C,D);SIGNAL STATE:STATE_TYPE;BEGINCNT:PROCESS(CLK)IS VARIABLE S:INTEGER RANGE 0 TO 45; VARIABLE CLR,EN:BIT; BEGIN

9、IF(CLKEVENT AND CLK=1) THEN IF CLR=0THEN S:=0; ELSIF EN=0THEN S:=S; ELSE S:=S+1; END IF; CASE STATE IS WHEN A=MR=0;MY=0;MG=1; BR=1;BY=0;BG=0; IF(SB AND SM)=1THEN IF S=45 THEN STATE=B;CLR:=0;EN:=0; ELSE STATE=A;CLR:=1;EN:=1; END IF; ELSIF(SB AND (NOT SM)=1THEN STATE=B;CLR:=0;EN:=0; ELSE STATEMR=0;MY=

10、1;MG=0; BR=1;BY=0;BG=0; IF S=5 THEN STATE=C;CLR:=0;EN:=0; ELSE STATEMR=1;MY=0;MG=0; BR=0;BY=0;BG=1; IF(SM AND SB)=1THEN IF S=25 THEN STATE=D;CLR:=0;EN:=0; ELSE STATE=C;CLR:=1;EN:=1; END IF; ELSIF SB=0THEN STATE=D;CLR:=0;EN:=0; ELSE STATEMR=1;MY=0;MG=0; BR=0;BY=1;BG=0; IF S=5 THEN STATE=A;CLR:=0;EN:=

11、0; ELSE STATE=D;CLR:=1;EN:=1; END IF; END CASE; END IF; END PROCESS CNT; END ARCHITECTURE ART; 3.3 计数器的设计 根据路上状况，设计各个显示计时部分，包括45s、25s和5s，各部分采用顺时计数方法。各模块如下：程序如下：-CNT45S.VHDLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY CNT45S ISPORT(SB,CLK,EN45:IN STD_LOGIC;DOUT45M,DO

12、UT45B:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);END ENTITY CNT45S;ARCHITECTURE ART OF CNT45S ISSIGNAL CNT6B:STD_LOGIC_VECTOR(5 DOWNTO 0);BEGINPROCESS(SB,CLK,EN45) ISBEGINIF SB=0 THEN CNT6B=CNT6B-CNT6B-1;ELSIF(CLKEVENT AND CLK=1)THENIF EN45=1 THEN CNT6B=CNT6B+1;ELSIF EN45=0 THEN CNT6BDOUT45M=01000101;DOUT45BD

13、OUT45M=01000100;DOUT45BDOUT45M=01000011;DOUT45BDOUT45M=01000010;DOUT45BDOUT45M=01000001;DOUT45BDOUT45M=01000000;DOUT45BDOUT45M=00111001;DOUT45BDOUT45M=00111000;DOUT45BDOUT45M=00110111;DOUT45BDOUT45M=00110110;DOUT45BDOUT45M=00110101;DOUT45BDOUT45M=00110100;DOUT45BDOUT45M=00110011;DOUT45BDOUT45M=00110

14、010;DOUT45BDOUT45M=00110001;DOUT45BDOUT45M=00110000;DOUT45BDOUT45M=00101001;DOUT45BDOUT45M=00101000;DOUT45BDOUT45M=00100111;DOUT45BDOUT45M=00100110;DOUT45BDOUT45M=00100101;DOUT45BDOUT45M=00100100;DOUT45BDOUT45M=00100011;DOUT45BDOUT45M=00100010;DOUT45BDOUT45M=00100001;DOUT45BDOUT45M=00100000;DOUT45BD

15、OUT45M=00011001;DOUT45BDOUT45M=00011000;DOUT45BDOUT45M=00010111;DOUT45BDOUT45M=00010110;DOUT45BDOUT45M=00010101;DOUT45BDOUT45M=00010100;DOUT45BDOUT45M=00010011;DOUT45BDOUT45M=00010010;DOUT45BDOUT45M=00010001;DOUT45BDOUT45M=00010000;DOUT45BDOUT45M=00001001;DOUT45BDOUT45M=00001000;DOUT45BDOUT45M=00000

16、111;DOUT45BDOUT45M=00000110;DOUT45BDOUT45M=00000101;DOUT45BDOUT45M=00000100;DOUT45BDOUT45M=00000011;DOUT45BDOUT45M=00000010;DOUT45BDOUT45M=00000001;DOUT45BDOUT45M=00000000;DOUT45B=00000000;END CASE;END PROCESS;END ARCHITECTURE ART;-CNT25S.VHDLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGI

17、C_UNSIGNED.ALL;ENTITY CNT25S ISPORT(SB,SM,CLK,EN25:IN STD_LOGIC; DOUT25M,DOUT25B:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);END ENTITY ;ARCHITECTURE ART OF CNT25S IS SIGNAL CNT5B:STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 0);BEGINPROCESS (SB,SM,CLK,EN25) IS BEGINIF SB=0 OR SM=0THENCNT5B=CNT5B-CNT5B-1;ELSIF(CLKEVENT AND CLK=1)

18、THENIF EN25=1THENCNT5B=CNT5B+1;ELSIF EN25=0THENCNT5BDOUT25B=00100101;DOUT25MDOUT25B=00100100;DOUT25MDOUT25B=00100011;DOUT25MDOUT25B=00100010;DOUT25MDOUT25B=00100001;DOUT25MDOUT25B=00100000;DOUT25MDOUT25B=00011001;DOUT25MDOUT25B=00011000;DOUT25MDOUT25B=00010111;DOUT25MDOUT25B=00010110;DOUT25MDOUT25B=

19、00010101;DOUT25MDOUT25B=00010100;DOUT25MDOUT25B=00010011;DOUT25MDOUT25B=00010010;DOUT25MDOUT25B=00010001;DOUT25MDOUT25B=00010000;DOUT25MDOUT25B=00001001;DOUT25MDOUT25B=00001001;DOUT25MDOUT25B=00001000;DOUT25MDOUT25B=00000110;DOUT25MDOUT25B=00000101;DOUT25MDOUT25B=00000100;DOUT25MDOUT25B=00000011;DOU

20、T25MDOUT25B=00000010;DOUT25MDOUT25B=00000001;DOUT25MDOUT25B=00000000;DOUT25M=00000000;END CASE;END PROCESS;END ARCHITECTURE ART;-CNT05S.VHDLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY CNT05S ISPORT(CLK,EN05M,EN05B:IN STD_LOGIC;DOUT5:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0)

21、;END ENTITY CNT05S;ARCHITECTURE ART OF CNT05S ISSIGNAL CNT3B:STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);BEGINPROCESS(CLK,EN05M,EN05B) ISBEGINIF(CLKEVENT AND CLK=1)THENIF EN05M=1 THEN CNT3B=CNT3B+1;ELSIF EN05B=1 THEN CNT3B=CNT3B+1;ELSIF EN05B=0 THEN CNT3BDOUT5DOUT5DOUT5DOUT5DOUT5DOUT5=00000000;END CASE;END PROCESS

22、;END ARCHITECTURE ART;3.4 显示控制部分设计 根据从JZKZ部件中检测到个路况，从而使不同路况显示不同的计数时间，模块如下：程序如下：-XSKZ.VHDLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY XSKZ ISPORT(EN45,EN25,EN05M,EN05B:IN STD_LOGIC;AIN45M,AIN45B:IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);AIN25M,AIN25B,AIN05:IN STD_LOGIC_VECTOR

23、(7 DOWNTO 0);DOUTM,DOUTB:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);END ENTITY XSKZ;ARCHITECTURE ART OF XSKZ IS BEGINPROCESS(EN45,EN25,EN05M,EN05B)ISBEGINIF EN45=1THENDOUTM=AIN45M(7 DOWNTO 0);DOUTB=AIN45B(7 DOWNTO 0);ELSIF EN05M=1THENDOUTM=AIN05(7 DOWNTO 0);DOUTB=AIN05(7 DOWNTO 0);ELSIF EN25=1THENDOUTM=AIN25M

24、(7 DOWNTO 0);DOUTB=AIN25B(7 DOWNTO 0);ELSIF EN05B=1THENDOUTM=AIN05(7 DOWNTO 0);DOUTB=AIN05(7 DOWNTO 0);END IF;END PROCESS;END ARCHITECTURE ART;四 总体仿真波形图4.1 JTDKZWZB.VHD的全局仿真结果图4.2 JTDKZWZB.VHD的局部仿真结果从图4.1和图4.2可以看出，本设计符合设计初衷，完成看所要求的设计任务。五 设计心得体会经过为其两周的课程设计，本人受益匪浅。这是我们自己大学三年以来自己第一次动手设计自己的东西，而不仅仅是停留在理论

25、上。这一次的课程设计让我懂得了理论的指导意义，同时也深深知道自己实际动手能力的缺乏，深深认识到加强自己的理论指导实践的能力的紧迫性和重要性。选了交通灯控制这一小项目，因为它很简单，很容易的就用原理图或者状态机设计完成。这是我选择它的最重要的原因。但是看是简单的交通灯控制，却让我明白，要想靠自己成功的完成，还得老老实实的花大力气去做。刚开始，由于MAX+plus 这软件对我来说完全陌生，不知道怎么操作，我花了几乎三天的时间去熟悉它，但是还是不能很好的“驾驭”它，而VHDL语言虽然简单，可是由于仓促上阵，一时间难以接受。在开始的两天，完全不知从何下手，我几乎有点想放弃的感觉，尽管之前参加过课程设计

26、的同学都说很简单，但是我觉得非也。接下来的几天，实验室，图书馆，旧书店开始出现了忙碌的身影，我拼命的找资料。有关EDA的和电子系统设计的书，我前后下来看了不少于6本，研究书中的有关例子，寻求设计思路和设计方法，方案，同时学习VHDL这门硬件描述语言，边学边做，仿佛自己在做一个惊天动地大项目，“废寝忘食”。在进行课程设计这两周，是我最忙的两周，每天晚上几乎都到奋战到10点才回去，很冷，但是我还是坚持下来了，尽管后面的项目做得不是很成功，但是我觉得我还是收获了不少，至起码我懂得了VHDL语言，学会了一些小系统的设计方法和设计思路。当写显示文件的程序时，也遇到了不少问题，特别是各元件之间的连接，以及

27、信号的定义，总是有错误，在细心的检查下，终于找出了错误和警告，排除困难后，程序编译就通过了。再对控制模块仿真时，虽然语法正确,但在实物调制方面仍遇到了问题，显示译码管总显示错误，后来在老师的指导和同学的帮助下，我们才顺利的解决了这个问题。其次，在进行引脚连接时一定要细心，有些引脚不能使用，我因为没注意使得开始时一直不能得到正确的结果。这次EDA课程设计历时两个星期，在整整两个星期的日子里，可以说是苦多于甜，但是可以学的到很多很多的东西，同时不仅可以巩固以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识，进一步加强合作能力。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知

28、识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到的问题，反映出来我的许多不足之处，我以后要努力克服缺点。在进行每一个设计之前必须充分考虑各种情况，明白自己设计的目的和要求，然后围绕着设计要求为中心，充分考虑设计的条件，为实现设计要求和设计目的找到最优的方案，而不是没有考虑清楚就急着去做。这是我这次的切身体会，正所谓是看得远看得清才不会摔跤。 总的来说，这次设计的交通控制器还是比较成功的，在设计中遇到了很多问题，最后在同学和老师的辛勤的指导下外加上自己的努力，终于都得到了解决，因此很有成就感，终于觉得平时所学的知识有了实用的价值，达到了理论与实际相结合的目的。六 参考文献1 谭会生，EDA，西安电子电子科技大学出版社，2004年2 谭会生、瞿遂春，EDA技术综合应用实例与分析，西安电子科技大学， 20043 阎石.数字电子技术基础M.北京市西城区:高等教育出版社.2008年12月4 谢自美.电子线路设计实验测试Z.武汉:华中科技大学出版社.2006年9月5 郭照南 电子技术与EDA技术课程设计第 18 页 共 18 页免责声明：图文来源于网络搜集，版权归原作者所以若侵犯了您的合法权益，请作者与本上传人联系，我们将及时更正删除。