EDA_ 交通灯.ppt

一、回顾点评 EDA技术项目9_实用彩灯控制系统设计 2.设计方案 二、项目要求 使用EDA实验箱上交通灯模块中的12个发光二极管（东西EW方向为主干道，南北NS方向为支干道），指示通行信号。 使用EDA实验箱上的最左边2个LED数码管显示东西EW方向（主干道）倒计时，最右边2个LED数码管显示南北NS方向（支干道）倒计时。 使用EDA实验箱上的K1开关设置主干道上的传感器发出的信号，K2开关设置次干道上的传感器发出的信号。 一般情况下，如果主干道和支干道均无车辆要求通行，应该保证主干道绿灯亮，支干道红灯亮。此时，若支干道有车辆要求通行，则应允许支干道车辆通行；若主干道、支干道均有车辆要求通行，则应先保证主干道通行30秒钟后，才允许支干道通行。在允许支干道车辆通行前，应先使主干道黄灯亮5秒钟，支干道红灯保持；5秒钟后，才变成主干道红灯亮，支干道绿灯亮。在支干道保持畅通时，若主干道无车辆要求通行，则支干道始终保持畅通；如果此时支干道无车辆要求通行，则应立刻准备使主干道通车，支干道禁止通行；若此时主干道有车辆要求通行，并且支干道通行时间已超过20秒钟，则应该准备使主干道通行。在允许主干道通行前，应先使支干道的黄灯亮5秒钟，主干道红灯保持；5秒钟后，变成主干道绿灯亮，支干道红灯亮。 实用交通灯控制系统只能使用单一外部时钟。 四、项目分析 1.交通信号灯的历史与发展 其中传感器部分的作用是：通过在主干道和支干道上所设的传感器，可以检测到主、支干道上是否有车辆要求通过十字路口。主支干道上的传感器发出的信号分别用Sa和Sb表示，Sa和Sb为‘l’，表示有车辆要求通行；否则无车辆通行要求。时钟电路为系统提供一个稳定的clk秒脉冲信号，以供计时和系统同步控制。定时器电路在控制器提供的计时信号cnt和清零信号cr的作用下完成定时功能，并向控制器提供5秒钟、20秒钟和30秒钟的计时信号。控制器的设计是本系统的核心，控制器的作用是：根据传感器和定时器提供的信号，判断、调整和控制整个系统的状态，并控制定时电路工作，提供适当的灯光控制信号。其中控制主、支干道上红、黄、绿灯的信号分别用Ra、Ya、Ga和Rb、Yb、Gb表示；其值为‘1’表示灯亮，为‘0’表示灯灭。 五、相关知识 有限状态机(简称状态机)相当于一个控制器，它将一项功能的完成分解为若干步，每一步对应于二进制的一个状态，通过预先设计的顺序在各状态之间进行转换，状态转换的过程就是实现逻辑功能的过程。 状态机的输出信号逻辑值必然与当前状态有关，但不一定与输入变量有关，因此根据状态机的输出变量是否与输入变量有关，可将状态机分为莫尔型(Moore)状态机与米里型(Mealy)状态机两种。 1、莫尔型状态机 一个基本的状态机应具有以下脚位： 输入变量：input； 脉冲输入端：clk； 状态复位端：reset； 输出变量：output。 ⑴VHDL设计 用VHDL设计状态机比用原理图方式设计更加方便，尤其对状态较多的状态机，用VHDL设计更能体现VHDL的优势。 下面仅介绍用VHDL设计一个基本的Moore型状态机的一般形式，在这个VHDL设计中，设某状态机的状态为两态(s0和s1)，在当前状态为s0时，要求只要时钟有效边沿到来，不管输入变量的逻辑值是什么，状态机的状态必须转为下一状态s1；而当前状态为s1时，如果输入变量不为“1”，则当前状态始终维持不变，即保持为s1，直到输入变量为“1”时，状态才转到状态机当前状态,为s0时，输出变量为“0”；当前状态为s1时，输出变量为“1”，即该状态机的输出仅由当前状态决定，是一个二态莫尔型状态机。 ENTITY statmach IS PORT( clk : IN BIT; input : IN BIT; reset : IN BIT; output : OUT BIT); END statmach; ARCHITECTURE a OF statmach IS TYPE STATE_TYPE IS (s0, s1); --自定义了两状态(s0, s1)的数据类型 SIGNAL state : STATE_TYPE ; --信号state定义为STATE_TYPE类型 BEGIN PROCESS (clk) BEGIN IF reset = 1 THEN state = s0; --当复位信号有效时，状态回到s0 ELSIF (clkevent AND clk =