EDA报告-交通灯控制器 .pdfVIP

天津工业大学

EDA课程设计报告

题目：交通灯控制器

班级：电子1301

学号：

姓名：

一、设计目的

1.了解交通灯的变化规律；

2.掌握VHDL编程语言，了解实际设计中的优化方案。

二、开发软件

QuartusII

三、设计任务及分析

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.红、绿、黄发光二极管作信号灯。

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。

4.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

道每次放行25秒，设立45秒、25秒计时、显示电路。

5.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。

题目分析：根据题目要求可以知道，系统需要在几种不同的状态之间进行

切换，为了设计的方便，并且实现高效率和高可靠的逻辑控制，这里我们采用

状态机的方法进行设计。

四、设计方案

主控电路是一个单进程Moore型有限状态机，通过接收计数器发送的“时

间到”（进位）信号以及根据s（用来指示支干道是否有车来，‘1’表示支干道

没有车来，‘0’支干道有车来）的值进行状态的切换，实现对十字路口主干道、

支干道两个方向的红、黄、绿灯状态的控制。

系统框图如图一所示。

图一系统整体框图

具体控制过程为：当s=‘1’时，支干道没有车来，主干道处于常允许通行

的状态，此时主干道亮绿灯，支干道亮红灯；当s=‘0’时，支干道有车来，即

主、支干道均有车，两者交替允许通行，主干道每次放行45秒，支干道每次放

行25秒，且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。

变化规律为：主干道绿灯亮，支干道红灯亮→主干道黄灯亮，支干道红灯亮→

主干道红灯亮，支干道绿灯亮→主干道红灯亮，支干道黄灯亮→主干道绿灯亮，

支干道红灯亮…，这样依次循环。

由于主、支干道有45秒和25秒的放行时间，以及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，所以设计45秒、25秒和5秒计时电路，

均采用倒计时。

关于显示的问题，译码电路是把对应的二进制码直接转换成数码管显示时

的码字，并且由于实验箱上采用的是8位数码管，所以必须采用数码管的动态

扫描。

五、各模块功能介绍

1.顶层原理图及基本原理

如图1-1所示，系统时钟（48M）经过分频得到1HZ方波，为状态机和计数

器提供时钟，lsdsn[5..0]六位总线分别表示主干道和支干道的绿灯、黄灯、红

灯。ledsn[5]：主干道绿灯，ledsn[4]：主干道黄灯，ledsn[3]：主干道红灯，

ledsn[2]：支干道绿灯，ledsn[1]：支干道黄灯，ledsn[0]：支干道红灯。

当系统复位后，如果s输入一个低电平（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，支干道每次放行25秒）状态机进入s0，主

控电路c45输出一个高电平使能45s倒计时计数器（此时主干道绿灯亮，支干

道红灯亮）；当计数结束后，45s倒计时计数器的cout输出一个进位信号，使状

态机进入下一个状态s1，此时主控电路（状态机）c545输出一个高电平使能主

干道5s倒计时计数器（此时主干道黄灯亮，支干道红灯亮）；当计数结束后，

5s倒计时计数器的cout输出一个进位信号，使状态机进入下一个状态s2，此

时主控电路c25输出一个高电平使能25s倒计时计数器（此时主干道红灯亮，

支干道绿灯亮）；当计数结束后，25s倒计时计数器的cout输出一个进位信号，

使状态机进入下一个状态s3，此时主控电路c525输出一个高电平使能支干道

5s倒计时计数器（干道红灯亮，支干道黄灯亮）；当计数结束后，5s倒计时计

数器的cout输出一个进位信号，使状态机重新进入下一个状态s0，依